Erdbeobachtungssatelliten helfen bei der Überwachung der Entwicklung von Riesenbränden im Amazonasgebiet
– Nachrichten vom 24. August 2019 –
Der Amazonas-Regenwald ist derzeit gigantischen Bränden ausgesetzt, die zu beispiellosen Spannungen über das Klima und die internationalen Beziehungen führen.
Der französische Astronaut Jean-François Clervoy, der dreimal an Bord amerikanischer Raumfähren im All war, sandte die folgende Nachricht an From Space With Love.
„Vom Weltraum aus hat der Blick der Astronauten ein sehr großes Gesichtsfeld, mit dem wir das Ausmaß natürlicher und anthropogener Phänomene auf globaler Ebene einschätzen können.
Der Fall von Waldbränden ist wahrscheinlich der auffälligste, weil diese Brände in mehr als 2000 km Entfernung wahrgenommen werden können und weil sie uns durch ihre zerstörerische Wirkung auf die lebenswichtigen Kräfte unseres Ökosystems bewegen, die direkt mit bloßem Auge wahrgenommen werden können.
Wälder sind nicht nur wegen ihrer reichen Artenvielfalt von entscheidender Bedeutung, sondern auch, weil sie nach dem globalen Ozean die zweite Sauerstoffquelle sind, die wir atmen, und weil Kohlendioxid, ein Treibhausgas, absorbiert wird. Das Gewächshaus spielt eine wichtige Rolle bei der globalen Erwärmung. “
Schwerpunkt Erdbeobachtungssatelliten
Unter den vielen Satelliten, die jedes Jahr gestartet werden, gibt es immer mindestens einige, die zur Beobachtung der Erde für kommerzielle oder militärische Zwecke, aber auch für wissenschaftliche Zwecke verwendet werden. 2018 gab es 82 meteorologische und 62 geowissenschaftliche Satelliten, unabhängig davon, ob Ozeane, polare Eiskappen, die Atmosphäre oder sogar Biomasse untersucht wurden.
Seit den 1950er Jahren können Satelliten das Wetter vorhersagen
Wenn wir hoch hinaus wollen, können wir die unglaubliche Komplexität unseres Planeten besser verstehen. Noch vor dem Weltraumzeitalter veranlasste die Neugier der Männer sie, Kameras an Luftballons oder sogar Tauben aufzuhängen, um herauszufinden, wie die Dinge dort oben aussahen. Das erste Bild aus dem All wurde mit einer amerikanischen V2-Rakete aufgenommen, die aus New Mexico abgefeuert wurde. Eine neue Perspektive, die natürlich das Militär, aber auch Klimatologen interessiert hat. Hier ist endlich ein Tool, das ihnen einen Überblick über viele terrestrische Phänomene versprach.
Das Potential von Satelliten für die Erforschung der Erde wurde daher bereits 1957 sehr schnell ausgeschöpft. Die von Sputnik gesendeten Funksignale wurden zur Untersuchung der Ionosphäre unseres Planeten verwendet. Ein Jahr später startete Explorer, der erste amerikanische Satellit, mit einem Geigerzähler an Bord. Seine Daten machten deutlich, dass die Erde von einem intensiven Strahlungsgürtel, dem Van-Allen-Gürtel, umgeben war.
1959 wurde die Vanguard 2E mit Messgeräten in die Umlaufbahn gebracht. Seine Mission war es, die Wolkendecke auf dem beleuchteten Teil der Erde zwei Wochen lang zu messen. Diese Daten halfen dann, die Wettervorhersagemodelle zu verbessern. Im folgenden Jahr ging die NASA eine Partnerschaft mit anderen US-Regierungsbehörden ein, um diese Idee weiter voranzutreiben.
Die Satelliten der TIROS-Serie, die 1960 ihren Betrieb aufnahmen, waren jeweils mit zwei Kameras ausgestattet, die Schwarz-Weiß-Bilder aufnehmen konnten. Ab 1962 verwendeten Wetteragenturen auf der ganzen Welt diese Fotos, um ihre Vorhersagen zu verbessern. Auf diese Weise konnten die Wolkenmassen als Ganzes betrachtet werden, was zum Verständnis ihrer Funktionsweise beitrug. Wenn diese ersten meteorologischen Satelliten für den praktischen Einsatz gedacht waren, haben sie im Laufe der Jahre und Jahrzehnte dazu beigetragen, störende Phänomene hervorzuheben.
Immer komplexere Satelliten multiplizieren die Beobachtungen
Ab 1964 begannen die Vereinigten Staaten mit dem Start ihrer zweiten Generation meteorologischer Satelliten, einer Serie namens Nimbus. Sie waren mit einer viel umfassenderen Instrumentalsuite ausgestattet. Es wurden nicht nur die Wolken beobachtet, sondern auch die polaren Eiskappen oder die Konzentrationen der verschiedenen Gase in der Atmosphäre.
In den späten 1970er Jahren begann Nimbus, alarmierende Beobachtungen zu melden. Molekulares Ozon sammelt sich in einer atmosphärischen Schicht in einer Höhe von etwa 25 km an, ein unsichtbares, aber entscheidendes Phänomen für das Leben auf der Erde. Ozon blockiert die meisten gefährlichen UVB- und UVC-Strahlen der Sonne. Nimbus-Daten zeigten, dass sich in der Ozonschicht knapp über dem antarktischen Kontinent ein zunehmend größeres Loch bildete. Diese Beobachtungen führten in den neunziger Jahren zu einem Verbot bestimmter fluorierter Gase.
Das Studium des Klimas aus dem Weltraum steht im Mittelpunkt von Erdbeobachtungssatellitenmissionen
In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde deutlich, dass menschliche Aktivitäten einen immer wichtigeren Einfluss auf die Natur haben. Die globale Erwärmung, die Wüstenbildung, der Anstieg des Meeresspiegels oder die Luftverschmutzung sind globale Phänomene, die vom Boden aus nicht immer leicht zu quantifizieren sind.
Dies veranlasste die NASA 1997, das EOS-Programm zu starten. Die Idee bestand nicht mehr darin, Meteorologie zu studieren, sondern das Klima als Ganzes und seine sehr langfristige Entwicklung. Die Europäische Weltraumorganisation führt ebenfalls ein ähnliches Programm durch. Wir wissen das nicht immer, aber die NASA und die ESA sind in diesem Bereich sehr aktiv. In den letzten dreißig Jahren haben die beiden Weltraumagenturen Dutzende von Satelliten in die Umlaufbahn gebracht, die dieser Aufgabe gewidmet sind.
Erdbeobachtungssatelliten sind Zeugen des Klimawandels
Diese Satelliten sind eine unersetzliche Informationsquelle für die Erforschung des Klimawandels. Die meisten von ihnen sind auf die Untersuchung bestimmter Probleme spezialisiert. Mit dem Verbot von Fluorchlorkohlenwasserstoffen zum Schutz der Ozonschicht bleibt es beispielsweise engmaschig überwacht. Seit 1991 hat die NASA nicht weniger als sechs Observatorien eingerichtet, um diese Mission zu erfüllen, manchmal mit guten Nachrichten.
Im Jahr 2018 meldete der Satellit Aura Anzeichen einer Verbesserung. Die Menge an atmosphärischem Chlor in der Antarktis scheint abzunehmen, was dazu führt, dass die saisonalen Löcher in der Ozonschicht um 20% niedriger sind als im Jahr 2005. Dies ist leider ziemlich isoliert im Vergleich zu den anderen Daten, die Erdbeobachtungssatelliten melden zu uns.
Im Jahr 2010 startete die ESA CryoSat-2, eine Mission, die sich ausschließlich der Erforschung der polaren Eiskappen widmet. Während seiner ersten drei Jahre im Orbit war der Satellit Zeuge des Schmelzens von 500 Milliarden Tonnen Eis, nur für den antarktischen Kontinent. Die Europäische Weltraumorganisation überwacht den weißen Kontinent seit mehr als 25 Jahren mit den Satelliten ERS-1, ERS-2, ENVISAT und CryoSat. Diese Langzeitüberwachung hat gezeigt, dass die Eisbedeckung der Westantarktis mit hoher Geschwindigkeit raffiniert wird, was einen wesentlichen Beitrag zum Anstieg des Meeresspiegels leistet.
Auf der Nordpolseite liegen der NASA Daten aus dem Jahr 1979 vor, und die Nachrichten sind nicht besser. Die US-Raumfahrtbehörde hat kontinuierlich die Mindestfläche überwacht, die jeden Sommer vom Eis eingenommen wird. 6,5 Millionen Quadratkilometer Ende der 1970er Jahre und 4,15 Millionen Quadratkilometer im Sommer 2018.
Erdbeobachtungssatelliten demokratisieren den Zugang zu Satellitenkarten
Ebenso überwacht die US-Raumfahrtbehörde mit ihrer Landsat-Satellitenserie seit 1972 die Kontinente. Beispielsweise ist Landsat 7 für die meisten Bilder in Google Maps verantwortlich. Ursprünglich waren diese Satelliten dazu gedacht, Kartographen und das Landwirtschaftsministerium zufrieden zu stellen.
Zum Beispiel entdeckten sie eine unbekannte Insel vor Kanada, die heute als Landsat Island bekannt ist. Diese Satelliten haben aber auch dazu beigetragen, weniger unbedeutende Veränderungen zu quantifizieren, wie etwa die Abholzung von Wäldern in Südamerika oder die Künstlichmachung von Böden auf dem ganzen Planeten.
Die über die Atmosphäre gesammelten Daten belegen die Komplexität der Erde
Atmosphärenüberwachung bringt keine viel besseren Nachrichten. Stickstoffdioxid ist eine giftige und umweltschädliche Verbindung. Es trägt zur Versauerung von Regen und Süßwasser bei. Die Beobachtungen des Satelliten Aura, die zwischen 2005 und 2014 gemacht wurden, zeigen zweifellos, dass die Stickstoffdioxidemissionen eng mit dem Vorhandensein hoch industrialisierter menschlicher Bevölkerungsgruppen verbunden sind.
Kohlendioxid ist zwar chemisch gesehen weniger gefährlich, trägt aber erheblich zum Treibhauseffekt bei. Der seit 2014 in Betrieb befindliche OCO-2-Satellit widmet sich ausschließlich der Untersuchung der Verteilung und Konzentration von CO2 in der Atmosphäre. Im Jahr 2017 verzeichnete die Sternwarte die höchsten Raten seit mindestens zweitausend Jahren.
Es wird angenommen, dass diese Aufzeichnungen zum Teil auf das Wetterphänomen von El Niño in der Saison 2015-2016 zurückzuführen sind, das in Teilen Südamerikas, Afrikas und Indonesiens Dürreperioden verursachte, die das Pflanzenwachstum und damit die Kohlenstoffbindung verlangsamten. Dies erzeugte 2,5 Gigatonnen CO2 mehr in der Atmosphäre. Dies ist ein typisches Beispiel für die unglaubliche Komplexität unseres Planeten.
Satelliten der neuen Generation helfen dabei, terrestrische Phänomene besser zu verstehen
Wenn wir die Chance haben wollen, die Erde zu erhalten, müssen wir sie verstehen. Auf dieser Seite versprechen zukünftige Erdbeobachtungsmissionen der ESA und der NASA große Fortschritte. Das europäische Erdbeobachtungsprogramm Copernicus setzt derzeit die Sentinel-Missionsserie ein. Diese Satelliten der neuen Generation werden dazu beitragen, die Landnutzungsüberwachung zu verbessern, die Luftqualität zu überwachen und den Meeresspiegel zu erhöhen.
Die EarthCARE-Mission, die 2021 starten wird, wird die Arbeit des ersten Erdbeobachtungssatelliten fortsetzen und die Wolken überwachen. Diesmal geht es nicht darum, die Wolkendecke für Wettervorhersagen zu bewerten. EarthCARE muss uns helfen zu verstehen, wie Wolken zur Erwärmung und Abkühlung des Planeten beitragen. Sie reflektieren einen Teil des Sonnenlichts, das dazu neigt, die Erde abzukühlen. Sie fangen aber auch einen Teil ihrer Infrarotstrahlung ein, wodurch sie sich erwärmt. Wolken spielen eine wichtige Rolle im Klima des Planeten und wir fangen gerade an, es zu verstehen. Aus diesen Gründen wird EarthCARE als Mission von hoher Priorität angesehen.
Die NASA bereitet ihrerseits unter anderem den Satelliten PACE vor, der den CO2-Austausch zwischen Atmosphäre und Ozeanen untersuchen soll. Dies soll zum Beispiel helfen, das Phänomen der Algenblüte zu verstehen, Episoden eines sehr schnellen Wachstums einiger Algenarten, die manchmal mit Umweltverschmutzung zusammenhängen. Die US-Raumfahrtbehörde wird auch weiterhin die Ozonschicht über die OMPS-Instrumentensuite überwachen, die auf ihrer neuen Serie von JPSS-Satelliten installiert ist.
Daten, die von Erdbeobachtungssatelliten gesammelt wurden, rechtfertigen das ausgegebene Geld
Auch wenn unser Wissen jedes Jahr weiterentwickelt wird, wirft die Art und Weise, wie das Klima auf der Erde funktioniert, immer noch viele Fragen auf. Deshalb hört man oft sehr unterschiedliche Versionen der Klimazukunft des Planeten. Einige Modelle sagen eine Erwärmung von 2 Grad Celsius bis 2100 voraus, während andere Modelle eine Erwärmung von 4 Grad Celsius voraussagen. Es ist jedoch entscheidend, diese Modelle zu verfeinern, da unsere Zukunft davon abhängt.
Einige Leute werfen den Weltraumagenturen vor, Geld zu verschwenden, das auf der Erde verwendet werden könnte. Es wird jedoch ignoriert, wie die Weltraumagenturen bei der Bekämpfung des Klimawandels und der durch Menschen verursachten Umweltverschmutzung an vorderster Front stehen. Ohne den Trend umkehren zu können, sind sie maßgeblich am Verständnis dieser Prozesse beteiligt.
Images by NASA/JPL-Caltech/ESA/NASA’s Scientific Visualization Studio, Key and Title by Eric Fisk [Public domain]/CIRA/NASA’s Goddard Space Flight Center/Jefferson Beck
Quellen
