Ein vor 28 Jahren begonnenes “Experiment” bewährt sich

Heute in genau drei Monaten beginnt das nächste Kapitel dieses Experiments mit dem Start von Copernicus Sentinel-6 , dem direkten Nachfahren von TOPEX/Poseidon .

Bislang ist der Rekord beispielloser Daten-Exaktheit ungebrochen und hat bedeutsam zum Verständnis der Ozeane und deren Einfluss auf Wetter und Klimawandel beigetragen.

Copernicus Sentinel-6 wird von EUMETSAT betrieben und von der Zentrale in Darmstadt gesteuert.

Der Nutzen dieser Mission ist tiefgreifend und grundlegend. Zu den Vorteilen gehören frühere und exaktere Warnungen vor Wirbelstürmen, Hitzewellen und Dürren, eine erhöhte Sicherheit für die Schifffahrt, unterstützende Erkenntnisse bezüglich Umweltgefahren und die Bereitstellung von Informationen, die benötigt werden, um die Auswirkungen des steigenden Meeresspiegels erkennen und bewältigen zu können.

Kartierung der Meeresoberfläche

TOPEX/Poseidon ist ein gemeinschaftliches Projekt der amerikanischen Weltraumagentur NASA und der französischen Weltraumagentur CNES . Die Mission zur Messung der Höhe der Meeresoberfläche war ursprünglich nur für einen Zeitraum von drei Jahren vorgesehen.

Letztendlich dauerte sie mehr als 13 Jahre, während der sie nicht nur Lob für die Exaktheit der Meeresoberflächen-Messung von bis zu 3,3 cm erhielt, sondern auch wesentlich zu einem verbesserten Verständnis der Meeresströmungen und deren Einfluss auf Klima und Wetter beitrug.

Zum ersten Mal wurden globale Gezeiten und saisonale Änderungen der Meeresströmungen beobachtet. Die Phänomene El Niño und La Niña –Veränderungen der Wassertemperatur des Pazifischen Ozeans, die neben vielen anderen Auswirkungen auch Einfluss auf Regenfälle in Südamerika und Australien sowie auf saisonale Temperaturen in Europa haben – konnten untersucht und vorhergesagt werden.

“Gemeinsam mit den beiden Altimetrie-Missionen ERS-1 and ERS-2 der Europäischen Weltraumagentur ESA leistete TOPEX/Poseidon Grundlagenarbeit für die Meeresforschung mit Satelliten”, sagte Dr Remko Scharroo, EUMETSAT Remote Sensing Scientist.

“Während Meeresforscher früher nur auf ihre Modelle und vereinzelte von Schiffen oder küstennah gewonnene Beobachtungen zurückgreifen konnten, wurden nun alle 10 Tage um die 90% der Weltmeere durch Messungen abgedeckt.

Das trug dazu bei, die Entwicklung eines völlig neuen Wissenschaftszweigs voranzutreiben.“

Der Einfluss der Weltmeere auf das Wetter

Saisonale Vorhersagen in Bezug auf Wetterphänomene wie El Niño werden dazu genutzt, die Wahrscheinlichkeit von Dürren oder einer aktiven Wirbelsturmsaison vorherzusagen, sowie harte oder milde Winter und Sommer. Für diese Voraussagen werden Modelle benötigt, in die Beobachtungen der Atmosphäre und der Weltmeere einfließen.

Es gibt zunehmend Gründe für die Annahme, dass Kurzfrist-Vorhersagen, die durch Wetterextreme der Weltmeere verursacht werden, nur mit Hilfe von Modellen verbessert werden können, die diese beiden Komponenten des Systems Erde mit einbinden.

Für die mittelfristige Wettervorhersage, um beispielsweise Tage oder Wochen im Voraus den Kurs und die Intensität von Wirbelstürmen oder Hitzewellen in Europa vorhersagen zu können, benötigen diese Modelle zusätzlich exakte Messungen des Meeresspiegels.

Beobachtung des ökologischen Fußabdrucks und des Klimawandels

Der Meeresspiegelanstieg ist der ökologische Fußabdruck des Klimawandels.

Der Meeresspiegel steigt typischerweise ein paar Millimeter pro Jahr, wobei Position und Zeitpunkt variieren.

Um die Auswirkungen des Klimawandels erkennen zu können, werden homogene und über einen langen Zeitraum gesammelte Daten benötigt.

TOPEX/Poseidon legte den Grundstein für eine einzigartige Sammlung von Daten zum Anstieg des Meeresspiegels, welche mit einer Serie hoch-präziser Jason Altimetrie-Missionen weitergeführt wurde und bis mindestens 2030 von den beiden aufeinanderfolgenden Sentinel-6 Missionen gewährleistet werden wird.

Diese Datensammlung ist nicht nur deshalb so exakt und verlässlich, weil die Satelliten leistungsstarke Nutzlast-Instrumente an Bord haben, sondern auch, weilass sich beide in der gleichen Erdumlaufbahn befinden.

“Durch die Nutzung der gleichen Erdumlaufbahn ist es möglich, aufeinanderfolgende Missionen als Tandem-Mission zu betreiben, bei der die Satelliten einen Abstand von lediglich 30 Sekunden haben“, erklärte Scharroo.

“Dadurch wird eine sehr exakte Kalibrierung von weniger als 1 mm ermöglicht, mit dem Ziel der Erstellung einer Zeitserie globaler Meeresspiegelmessungen, durch die eine Veränderungsrate von weniger als 1 mm pro Jahr bestimmt werden kann.“

Weiterführung des TOPEX/Poseidon Experiments

Die enge Zusammenarbeit zwischen Europa und den Vereinigten Staaten von Amerika, die der TOPEX/Poseidon Mission zugrunde liegt, ist im Laufe der vergangenen 30 Jahre gewachsen und hat sich weiterentwickelt.

CNES und NASA arbeiteten gemeinsam an der Nachfolge-Mission von  TOPEX/Poseidon, Jason-1 , welche 2001 gestartet wurde.

EUMETSAT und die US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) wurden mit einbezogen, als die Mission mit Jason-2 operationsfähig wurde (Start 2008) und die Europäische Kommission kam bei Jason- 3 (Start 2016) hinzu.

Die Copernicus Sentinel-6 Mission umfasst zwei identische Raumflugkörper, welche im Abstand von fünf Jahren gestartet werden. Partner dieser Mission sind NASA, NOAA, EUMETSAT, die Europäische Kommission und die Europäische Weltraumorganisation ESA, mit Unterstützung von CNES.

Jede Partneragentur bringt ihre besondere Fachkompetenz mit und alle gemeinsam tragen zur Erreichung der Gesamtleistung bei, um auch in Zukunft Nutzern weltweit diese essentiell wichtigen Daten zur Verfügung stellen zu können.