Quelle: DLR.

Doch der Vergleich ist trügerisch. Dieses Jahr sorgte Polarluft in weiten Teilen Europas sowie eine andauernde Westwindlage, bei der sich die Schadstoffe nicht anreichern konnten, bereits für ungewöhnlich saubere Luft. Die Beurteilung des Corona-Effekts ist daher komplex. Wissenschaftler des Earth Observation Center (EOC) im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) konnten den „Corona-Effekt“ jetzt wissenschaftlich stichhaltig belegen.

Langzeitanalysen und der Einfluss des Wetters
Seit vielen Jahren liefert der europäische Satellit MetOP-A täglich Messungen der globalen Schadstoffverteilung. Die Langzeitanalysen zeigen: starke witterungsbedingte Schwankungen des Luftschadstoffs NO₂ gab es immer. Allerdings erfasst der Satellit die gesamte Atmosphäre. In zunehmender Höhe können Winde Luftschadstoffe verfrachten, verdünnen oder Belastungen aus entfernten Regionen hereintragen. Daher sind diese Messungen alleine kein Beweis. Auch am Boden werden durch Winde und Niederschläge Schadstoffe verlagert oder ausgewaschen. Daher sind die Messdaten von Bodenstationen alleine auch nicht aussagekräftig genug.

Die Lombardei in Italien wurde früh von Corona heimgesucht. Ab dem 8. März 2020 hatte die italienische Regierung daraufhin in rascher Folge Quarantäne-Maßnahmen beschlossen. Satelliten- und Bodenmessungen zeigen entsprechend seit dem Lockdown eine Abweichung vom langjährigen Mittelwert. Ein erstes Indiz.

Doch wie berücksichtigen die DLR-Wissenschaftler den Einfluss des Wetters? Hierfür wird die Schadstoffbelastung am Computer simuliert.

Die Wissenschaftler starteten ihre Berechnung mit Emissionswerten von Schadstoffen, die über mehrere Jahre gemittelt wurden und die Normalsituation abbilden. Damit ist sichergestellt, dass das Modell von den Corona bedingten-Maßnahmen nichts weiß. Es berücksichtigt aber von Stunde zu Stunde die realen Wetterbedingungen. Anschließend folgt der Vergleich mit den diesjährigen Messdaten. Die modellierte Normalsituation wurde dazu von den tatsächlichen Bodenmesswerten abgezogen. Und tatsächlich: ab dem 8. März führt der Lockdown in der Lombardei zu einer echten Reduktion der NO₂-Belastung um etwa 20 µg/m³. Ein Rückgang um 45 Prozent.

Kombinierte Analyse
Einzig Satelliten erlauben eine kontinuierliche globale Messung von Schadstoffen. Die Untersuchung zeigt, wie gut diese Messungen zu Bodenwerten und Modellen passen. Doch erst eine kombinierte Betrachtung von Satellitenmessungen, In-situ-Daten und Computermodellierungen ermöglichen einen wissenschaftlich stichhaltigen Nachweis des „Corona-Effekts“.
Für pauschale Bewertungen ist das atmosphärische Geschehen zu komplex. Das wird in anderen Regionen dieser Welt deutlich. Dort liegen die derzeitigen Messwerte zum Teil innerhalb der Schwankungsbreite der letzten Jahre. Ob dies auf spezielle lokale Witterungsbedingungen oder ein späteres Einsetzen der Lockdown-Maßnahmen zurückzuführen ist, bleibt ohne genaue Untersuchung unklar.

Die Analyse für die Lombardei wurde mit Daten des europäischen Satelliten MetOp-A durchgeführt. Seit 2018 stehen mit dem europäischen Satellit Sentinel-5P nun auch Messungen in weit höherer Auflösung zur Verfügung. Diese werden künftig helfen, Emissionsquellen und Schadstofftransporte besser nachzuvollziehen. Noch fehlen hier die langen Zeitreihen, so dass nur Vergleiche zwischen 2019 und 2020 möglich sind. Um hier den Wettereffekt zumindest zu reduzieren, wurden am DLR global Monatsmittel gebildet. Hierfür wurden über zwei Monate hinweg 1,2 Billionen Einzelmessungen mit DLR Algorithmen verarbeitet und auf ihre Qualität hin geprüft. Auch diese Daten zeigen – wenn auch nicht wetterunabhängig – eine klare Reduktion der Emissionen.

Die am DLR erzeugten Daten werden unter anderem in dem vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur geförderten Projekts S-VELD genutzt, um den Einfluss von Verkehrsemissionen auf die Luftqualität in Deutschland zu analysieren.

Diese Analyse beinhaltet vom DLR prozessierte und modifizierte Daten des Copernicus Sentinel-5 Precursor Satelliten (2019-2020).

Die operativen GOME-2 Daten werden im Rahmen des EUMETSAT AC-SAF Projekts durch das DLR bereitgestellt.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: DLR, Wikipedia.

„Grund für diese positive Entwicklung ist die erfolgreiche Regulierung der Produktion und des Gebrauchs von fluor-, chlor- und bromhaltigen Substanzen wie zum Beispiel FCKW durch das Montreal-Protokoll von 1987 und nachfolgende internationale Vereinbarungen“, so Prof. Martin Dameris vom im bayrischen Oberpfaffenhofen ansässigen DLR-Institut für Physik der Atmosphäre. „In diesem Prozess hat sich gezeigt, welche positiven Folgen es hat, wenn wissenschaftliche Erkenntnisse politische Konsequenzen haben.“

Mit dem Montreal-Protokoll reagierte die internationale Staatengemeinschaft auf das Anfang der 1980er Jahre erstmals beobachtete Ozonloch über der Antarktis. Die Abgabe von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) in die Atmosphäre, so die wissenschaftliche Begründung für dessen Entstehung, führt im Rahmen chemischer Prozesse zu einem Abbau der in der Stratosphäre befindlichen Ozonschicht und begünstigt so die Bildung dieser Lücke, durch welche die für Flora und Fauna schädliche UV-Strahlung ungehindert auf die Erdoberfläche trifft. Mit dem Montreal-Protokoll verpflichteten sich die unterzeichnenden Staaten, die Produktion und den Gebrauch von Fluorchlorkohlenwasserstoffen drastisch zu reduzieren.

Laut dem Bericht der in Genf in der Schweiz ansässigen World Meteorological Organization (WMO) geht man davon aus, dass sich durch die aktuell stattfindende Klimaänderung die Neubildung der Ozonschicht insgesamt beschleunigt. Das Ozonloch über der Antarktis soll sich demzufolge im Rahmen dieses Prozesses bis etwa zur Mitte dieses Jahrhunderts wieder weitestgehend schließen. In einigen Regionen könnte es dabei nach Ansicht der Atmosphärenforscher sogar zu einer sogenannten „Übererholung“ kommen. Damit ist gemeint, dass die Ozonkonzentrationen in einigen Bereichen der Atmosphäre nach dem vollständigen Abbau der dort befindlichen Fluorchlorkohlenwasserstoffe sogar höher ausfällt als dies vor dem ersten Auftreten des Ozonlochs in den frühen 1980er Jahren der Fall war. Allerdings: „Diese positive Entwicklung ist nur dann gewährleistet, wenn die Vereinbarungen des Montrealer Protokolls weiterhin strikt befolgt werden“, so Prof. Martin Dameris.

Als Grundlage für ihre Vorhersagen über die Entwicklung der Ozonschicht verwenden die Wissenschaftler sogenannte „Klima-Chemie-Modelle“, mit denen die physikalischen, chemischen und dynamischen Prozesse in der Erdatmosphäre simuliert werden können. Diese Rechenmodelle wurden unter anderem am DLR-Institut für Physik der Atmosphäre erstellt. Im Vordergrund der Arbeiten stehen dabei Untersuchungen zum Einfluss des aktuellen Klimawandels auf die Chemie der Atmosphäre im Allgemeinen und auf die Ozonschicht im Besonderen.

Im Rahmen ihrer Analysen führen die Mitarbeiter des DLR-Instituts Langzeitsimulationen durch, welche in der Vergangenheit beginnen und sich bis in die Zukunft erstrecken. Die Rechenergebnisse werden dabei mit den bisher gewonnenen Beobachtungsdaten verglichen, um unter anderem die Qualität der Rechenmodelle zu bewerten und die Modelle zu verfeinern. Auf der Grundlage dieser Modelle ist es dann möglich, zuverlässige Aussagen über die zukünftigen Entwicklungen zu tätigen.

Für die Erstellung der Klimamodelle nutzen die Atmosphärenforscher unter anderem Daten des DLR-Instituts für Methodik der Fernerkundung (IMF). Das IMF verfügt über Standorte in Oberpfaffenhofen, Berlin-Adlershof und Neustrelitz. Zusammen mit dem Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) bildet das IMF das Earth Observation Center (EOC) – das Zentrum für Erdbeobachtung in Deutschland. Die Wissenschaftler des IMF sind maßgeblich an der Bereitstellung von Daten beteiligt, welche mithilfe satellitengestützter Messungen gewonnen werden. Diese Satellitendaten können anschließend zum Beispiel mit erdgestützten Messdaten ergänzt werden, um so eine möglichst hohe Genauigkeit zu erhalten. Am Ende stehen hochwertige Datensätze zur Verfügung, mit denen die Wissenschaftler ihre Prognosen erstellen können.

Die im Jahr 1950 gegründete World Meteorological Organization ist eine Sonderorganisation der Vereinten Nationen, die sich mit dem Zustand und dem Verhalten der Atmosphäre, ihren Interaktion mit den Ozeanen, das durch sie entstehende Klima und der daraus resultierenden Verteilung der Wasserressourcen auf der Erde beschäftigt. Seit der Entdeckung des Ozonlochs veröffentlicht die WMO alle vier Jahre einen Bericht zum aktuellen Zustand der Ozonschicht. Die DLR-Wissenschaftler Dr. Veronika Eyring, Prof. Martin Dameris, Diego Loyola, Dr. Patrick Jöckel, Prof. Robert Sausen und Prof. Ulrich Schumann waren als Leitautoren und Mitwirkende beziehungsweise Gutachter an der Erstellung des aktuellen WMO-Dokumentes beteiligt.

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WMO-Bericht:

• Ozonbericht 2010 (engl., 16,57 MB)

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Ein Beitrag von Ingo Froeschmann. Quelle: ESA.

Die neue Generation von Wettersatelliten soll die Atmosphäre aus einer niedrigen, polaren Umlaufbahn von nahem unter die Lupe nehmen und die weltweiten Wettervorhersagen und unser Verständnis vom Klimawandel verbessern.

MetOp-A wurde als erster von insgesamt drei Satelliten im Rahmen eines Gemeinschaftsprogramms der ESA und der Europäischen Organisation für die Nutzung von meteorologischen Satelliten (EUMETSAT) entwickelt und an Bord eines russischen Sojus-2/Fregat-Trägers, der von dem europäisch-russischen Unternehmen Starsem betrieben wird, erfolgreich von Baikonur in Kasachstan aus gestartet.

Der zum ersten Mal eingesetzte Sojus-2-Träger startete mit seinem 4093 kg schweren Satelliten an Bord um 18.28 Uhr MESZ (16.28 Uhr GMT). Zum Einsatz kam hierbei auch eine neue Nutzlastverkleidung, die mit ihren 4,1 m Durchmesser in Form und Größe an die der Ariane-4 erinnert. Die Sojus-2, der jüngste Spross der bereits seit fast 50 Jahren bestehenden Semjorka-Trägerfamilie, soll ab 2008 von Französisch-Guayana aus gestartet werden.

Etwa 69 Minuten nach dem Start brachte die Fregat-Oberstufe den ersten MetOp-Satelliten 837 km hoch über den Kerguelen-Inseln im südlichen Indischen Ozean in seine kreisförmige Umlaufbahn. Auf dieser mit 98,7° leicht retrograden Bahn wird MetOp-A den Globus von Pol zu Pol umrunden und den Äquator dabei immer um dieselbe Ortszeit (9.30 Uhr) passieren. Von diesen so genannten „sonnensynchronen“ Umlaufbahnen aus kann praktisch jeder Punkt der Erdoberfläche bei ähnlichen Sonneneinstrahlungsbedingungen täglich überflogen werden.

Die Steuerung des Satelliten, dessen Solarpaneele mittlerweile entfaltet wurden, übernimmt vorerst das Europäische Raumflugkontrollzentrum der ESA (ESOC) in Darmstadt. In den nächsten Tagen stehen erste technische Kontrollen der Systeme und das Ausfahren der Antennen auf dem Programm. Die Übergabe an EUMETSAT, die die endgültige Einsatzerprobung und den Routinebetrieb des Satelliten übernehmen wird, ist für den 22. Oktober geplant.

MetOp-A ist Teil des Weltraumsegments des polaren EUMETSAT-Systems (EPS), dessen Umwelt- und atmosphärische Daten die vom Meteosat-System vom geostationären Orbit aus durchgeführten hemisphärischen Untersuchungen ergänzen sollen. Der Betrieb des EPS ist außerdem auf das polare Umweltsatellitensystem POES der US-amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) abgestimmt: Während die NOAA-Satelliten die „Nachmittagsschicht“ fliegen werden (d. h. sie überqueren den Äquator nachmittags Ortszeit), sollen Europas MetOp-Satelliten den „Vormittagsdienst“ übernehmen.

Die bislang umfassendste Durchmusterung der Atmosphäre
Zur Durchführung seiner anspruchsvollen Aufgaben führt MetOp-A ein umfangreiches Nutzlastpaket zur Fernerkundung mit sich, das sowohl neue Instrumente aus Europa als auch altgediente Instrumente aus den USA umfasst, die denen der NOAA-Satelliten ähneln.

Das von der französischen Raumfahrtagentur CNES bereitgestellte Infrarot-Interferometer zur Untersuchung der Atmosphäre (IASI) wird mit seinen Messungen in mehr als 8000 Kanälen Temperatur- und Wasserdampfprofile mit bisher nicht erreichter Genauigkeit liefern, um so nummerische Wettervorhersagemodelle mit Daten zu versorgen. Vervollständigt werden diese Analysen durch die US-Instrumente und die Mikrowellen-Feuchtigkeitssonde MHS, ein Fünfkanal-Radiometer, das für EUMETSAT entwickelt wurde, jedoch auch auf Satelliten der NOAA zum Einsatz kommen soll.

Bei dem gemeinsam von der ESA und EUMETSAT entwickelten Spektrometer GOME-2 handelt es sich um die neue, verbesserte Generation des bereits auf dem Satelliten ERS-2 verwendeten abtastenden Spektrometers. Es wurde zur Überwachung der Ozon- und Spurengaskonzentration in der Erdatmosphäre entworfen.

Ein ebenfalls in erheblichem Maße auf dem ERS-Programm basierendes ESA/EUMETSAT-Instrument ist das fortschrittliche Scatterometer (ASCAT). Dieses verbesserte C-Band-Radargerät soll Geschwindigkeit und Richtung der Winde an der Oberfläche der Ozeane messen, um nummerische Wettervorhersagemodelle mit Daten zu füttern und darüber hinaus nützliche Informationen über Eis, Schnee und Bodenfeuchtigkeit zu liefern.

Ein von der ESA und EUMETSAT neu entwickeltes Instrument ist der GNSS-Empfänger für die Sondierung der Atmosphäre (GRAS), der aus der Okkultierung von Satellitennavigationssignalen atmosphärische Temperatur- und Feuchtigkeitsprofile ableiten wird.

Zu den von der NOAA bereitgestellten Instrumenten gehören ein fortschrittliches, sehr hoch auflösendes Radiometer der dritten Generation (AVHRR-3) zur umfassenden Abbildung der Wolkendecke und der Ozean- und Landoberflächen, zwei fortschrittliche Mikrowellensonden mit 15 Kanälen (AMSU-A) zum Abtasten atmosphärischer Temperaturprofile und eine hoch auflösende Infrarotsonde der vierten Generation (HIRS), ein 20-Kanal-Pendant der Infrarotsonde IASI, das die Validierung der von dem europäischen Instrument gesammelten Daten unterstützen und später als Reserveinstrument dienen wird.

Darüber hinaus führt MetOp-A das vom CNES gelieferte fortschrittliche Datensammelsystem Argos zur Anpeilung von und Kommunikation mit festen oder mobilen automatischen Stationen, zwei von der kanadischen Raumfahrtagentur bzw. vom CNES bereitgestellte Such- und Rettungsgeräte zur Unterstützung des internationalen COSPAS-SARSAT-Netzes durch das Auffangen und die Weiterleitung von Notsignalen und ein von den USA geliefertes Gerät für die Überwachung der Weltraumumgebung (SEM-2), ein Spektrometer zur Beobachtung des Stroms geladener Teilchen im Weltraum, mit.

Erheblich verbesserte Wettervorhersagen
MetOp, der 1992 genehmigt wurde, ist wie Meteosat ein Wettersatellit. Der Beitrag der ESA zur Durchführung des Vorhabens erfolgt über die Erdüberwachungskomponente ihres Programms „Lebender Planet“. Die ESA ist für die Entwicklung und Beschaffung des Satelliten zuständig und hat aus diesem Grund einen großen Teil der Fertigung des ersten Flugmodells finanziert. EUMETSAT ist für das Betriebssystem verantwortlich und finanziert die Entwicklung des Bodensegments, die weiteren Satelliten, die Träger und den Betrieb.

Bei einem Industriekonsortium unter der Leitung von EADS Astrium wurden drei Flugmodelle in Auftrag gegeben. Die in Toulouse integrierten Satelliten beruhen auf einer vom ESA-Satelliten Envisat und den französischen SPOT-5-Satelliten abgeleiteten Plattform und umfassen fortschrittliches Gerät zur Gewährleistung eines flexiblen Betriebs mit mehr als 36-stündiger Autonomie und einer Datenspeicherkapazität von 24 GBit.

Die MetOp-Satelliten werden die Erde 14 Mal pro Tag umkreisen und die erfassten Daten an die EPS-Kontroll- und Datenerfassungsbodenstation (CDA) in Svalbard im Norden Norwegens senden. Dank ihrer Position in 78° nördlicher Breite wird die CDA bei jedem MetOp-Überflug der Arktis für den Satelliten „sichtbar“ sein. Anschließend werden die MetOp-Daten an die EUMETSAT-Einrichtungen in Darmstadt zur Verarbeitung und Verteilung weitergeleitet. Zusätzlich werden bestimmte Daten des polaren Systems in Echtzeit an regionale meteorologische Organisationen gesandt, sobald sich der Satellit in Reichweite der entsprechenden Empfangsstationen befindet.

Mit seiner fortschrittlichen Nutzlast und Sendekapazität wird MetOp in der Lage sein, die Entstehung örtlicher meteorologischer Ereignisse wie etwa schwerer Gewitter, die vom geostationären Orbit aus nicht beobachtet werden können, frühzeitig zu erkennen. Damit wird der Satellit weitaus zeitigere Wetterwarnungen als heute ermöglichen.

„Ich gratuliere unseren Freuden und Partnern bei EUMETSAT, der NOAA, dem CNES, Starsem, der europäischen Raumfahrtindustrie und der internationalen Meteorologie zu diesem erfolgreichen Start“, erklärte ESA-Generaldirektor Jean-Jacques Dordain. „Wie die beiden Meteosat-Generationen ist dieses Programm mehr als nur eine Erfolgsstory der internationalen Zusammenarbeit: Es veranschaulicht auf ideale Art und Weise die unschätzbaren Vorteile, die die Raumfahrt allen Bürgern bringen kann.“

„Die von MetOp-A und seinen Nachfolgern erwarteten Daten werden unseren Kenntnissen über die Atmosphäre und das Klima der Erde eine neue Dimension verleihen. Sie werden nicht nur die Genauigkeit der Wettervorhersagen in Europa und weltweit um ein Vielfaches erhöhen, sondern auch die Wissenschaft in die Lage versetzen, komplexere Modelle des Klimas unseres Planeten zu entwickeln, um den laufenden Klimawandel besser zu verstehen und die internationale Umweltpolitik entsprechend zu beeinflussen.“

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Ein Beitrag von ingofroeschmann. Quelle: ESA.

MetOp soll 18:28 Uhr mitteleuropäischer Zeit vom Kosmodrom Baikonur in Kasachstan an Bord einer Sojus/ST gestartet werden. Wegen eines technischen Problems an der Startrampe in Baikonur am 30. September musste der ursprünglich für den 7. Oktober geplante Flug verschoben werden.

Der Beitrag MetOp soll nun am 17. Oktober starten erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ingo Froeschmann. Quelle: ESA.

Als die Europäische Weltraumorganisation ESA 1977 ihren ersten geostationären Wettersatelliten aus der Meteosat-Reihe startete, ahnte niemand, dass damit eine bis heute andauernde Erfolgsstory begann. Seit 1986 obliegt die Verantwortung der Meteosat-Satelliten EUMETSAT, der Europäischen Organisation zur Entwicklung und Nutzung meteorologischer Satelliten. Bis heute gelangten sieben Wettersatelliten der ersten Generation und zwei der beträchtlich verbesserten zweiten Generation (MSG) auf einen geostationären Orbit in 36 000 km Höhe über dem Äquator. Dort beobachten sie – in Einklang mit der Erdrotation – ständig die gleichen Bereiche der Erde und liefern alle 15 Minuten neueste Daten und Bildinformationen vom Wettergeschehen.

Wetterspäher auf niedriger Umlaufbahn
Jetzt wird Meteosat durch MetOp ergänzt, eine neue Generation europäischer Wettersatelliten. Sie sollen einen Beitrag zu qualitativ verbesserten Wettervorhersagen liefern. Die 6,50 m hohen und 4,1 t schweren MetOp-Satelliten gehören zu einem globalen Beobachtungsnetz, das Europäer und Amerikaner gemeinsam aufbauen. Von europäischer Seite sind bislang drei baugleiche Satelliten für dieses Netz geplant.

Der erste Satellit, MetOp-A, wird nun am 7. Oktober 2006 mit einer Sojus 2-1A vom Kosmodrom Baikonur ins All gebracht. Die beiden anderen Satelliten, MetOp-B und -C, sollen in Abständen von etwa fünf Jahren ins Weltall folgen, um einen operationellen Wetterdienst bis mindestens 2020 sicherzustellen.

Jeder MetOp-Satellit umrundet auf einer sonnensynchronen, polaren Umlaufbahn in etwa 820 km Flughöhe die Erde in 110 Minuten und liefert globale Daten. Das bedeutet: Täglich 13 Mal um den Globus, nach jeweils zwei Tagen ist die Erdatmosphäre einmal komplett erfasst. Aufgrund seiner Umlaufbahn und niedrigen Flughöhe kann MetOp erstklassiges Datenmaterial aus Gebieten generieren, das für Meteosat nicht oder nur ungenügend erfassbar ist. Das betrifft beispielsweise die Polbereiche, die wettermäßig die ganze Welt beeinflussen. Jedes System hat damit ganz spezifische Stärken. Zusammen ergänzen sich beide in idealer Weise reißverschlussartig.

Internationale Zusammenarbeit Europas
MetOp-Satelliten werden in enger Kooperation mit den NOAA-Satelliten des amerikanischen Wetterdienstes betrieben. Der Trick: Die Satelliten fliegen zeitlich versetzt und ergänzen sich so. Während die NOAA-Satelliten die „Nachmittagsschicht“ fliegen, werden Europas Satelliten den „Vormittagsdienst“ übernehmen, d. h. sie überqueren jeweils um 9.30 Uhr Ortszeit den Äquator.

Damit Meteorologen die Daten der Satelliten besser vergleichen können, haben sich ESA, EUMETSAT und NOAA auf eine gemeinsame Kernnutzlast verständigt. Vier der elf MetOp-Instrumente sind identisch auch auf den NOAA-Satelliten eingebaut. Die Meteorologen erwarten von der gemeinsamen Nutzung der Meteosat- und MetOp-Daten qualitativ verbesserte Kurz-, Mittel- und Langzeitvorhersagen. Einige sprechen gar von einem Quantensprung.

Der neue Blick auf Wetter und Klima
Steuerungsspezialisten des Europäischen Satellitenkontrollzentrums ESOC in Darmstadt begleiten Start und frühe Orbitphase der kostbaren Fracht. Läuft alles glatt und entfalten sich die 17,60 m langen Solarzellenpaneele zur Stromversorgung, kann EUMETSAT wenige Tage später die Kontrolle des Wetterspähers übernehmen. Danach werden nach und nach die elf Messinstrumente eingeschaltet und überprüft.

Dass Metop mehr kann als seine Vorgänger, liegt vor allem an seiner niedrigen Umlaufbahn sowie an der geballten Wissenschaftsfracht. Fast eine Tonne meteorologischer Hochleistungsinstrumente befindet sich an Bord. Ob Temperatur, Feuchtigkeit, Wind, Ozon: MetOp entgeht nichts.

Durch MetOp erhalten die Meteorologen ein komplettes dreidimensionales Höhenprofil der gesamten Atmosphäre. Das betrifft auch das Wettergeschehen auf der Südhalbkugel, so dass bestimmte klimatische Phänomene bald besser verstanden werden dürften.

Neben den meteorologischen Instrumenten führt MetOp weitere Geräte mit, die die Umweltbedingungen im Weltraum überwachen, geladene Teilchen untersuchen sowie humanitäre Aufgaben erfüllen, indem Notsignale aufgenommen und weitergeleitet werden.

Industrieller Hauptauftragnehmer der drei MetOp-Satelliten ist EADS Astrium. Das meteorologische Kernsegment des Satelliten, das so genannte Nutzlastmodul, wurde in Deutschland am EADS-Astrium-Standort Friedrichshafen entwickelt und gebaut. Darüber hinaus zeichnet Friedrichshafen für zwei wichtige Messinstrumente (ASCAT und GRAS) verantwortlich.

Einzigartige Hightech-Nutzlast
MetOps Herzstück ist das französische Instrument IASI. Dahinter verbirgt sich ein neuartiges extrem hoch auflösendes Infrarot-Spektrometer, das Temperatur und Feuchtigkeit sowie die chemische Zusammensetzung der Erdatmosphäre in verschiedenen Höhen in bislang unerreichter Auflösung und Genauigkeit messen kann. IASI erfasst nicht nur die räumliche Ausdehnung der Wolken und der Luftschichten, sondern auch die in ihnen herrschenden unterschiedlichen Temperaturen.

Mehr noch: IASI liefert die Erdatmosphäre in mehr als 8000 Spektralbildern. Durch Kombination verschiedener Aufnahmen eröffnen sich den Meteorologen ungeahnte Möglichkeiten. Auch für die globale Klimaüberwachung verspricht das IASI-Instrument einen großen Durchbruch, kann es doch erstmals die Zirkulation klimarelevanter Gase, wie CO₂, und deren räumliche sowie zeitliche Auswirkungen belegen.
Die außergewöhnliche Stellung dieser Nutzlast belegt auch die Informationsweitergabe: Mehr als die Hälfte aller Daten, die MetOp zur Erde beamt, stammen von diesem außergewöhnlichen Multitalent. IASI ist ein Riesenschritt nach vorn, der belegt, dass Europa auf diesem Gebiet nicht nur in der ersten Liga mitspielt, sondern sie anführt.

Der Beitrag METOP: Europas neue Wetteraugen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

Mitte Juli sollte der neueste europäische Wettersatellit eigentlich bereits als Nutzlast einer Sojus-Trägerrakete vom russischen Raketenstartplatz Baikonur aus in eine niedrige quasi-polare Umlaufbahn geschossen werden. Doch drei Startversuche an drei aufeinanderfolgenden Tagen mussten jeweils vor Ende des Countdowns abgesagt werden, da es im Startsystem der Sojus zu technischen Problemen gekommen war (Raumfahrer.net berichtete). Nach dem dritten Fehlversuch am 19. Juli wurde die Trägerrakete mitsamt ihrer Nutzlast erst einmal wieder von der Startrampe geholt, um die Ursachen für die aufgetretenen technischen Probleme des Startsystems eingehend untersuchen zu können.
Wie die europäische Weltraumagentur ESA heute mitteilt, ist mittlerweile ein neuer Starttermin festgelegt worden. Nach Absprache zwischen allen beteiligten Partnern wurde der 7. Oktober als Datum für einen neuen, dann insgesamt also vierten Anlauf festgelegt. Auch über den Verlauf dieses Startversuchs werden wir Sie natürlich auf Raumfahrer.net zeitnah informieren.

Mehr über MetOp und seine Missionsziele können Sie in unserem Artikel MetOp – Europas neuer Beitrag zum Klima-Monitoring erfahren.

Der Beitrag MetOp: Neuer Startversuch im Oktober erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

UPDATE Do, 12:45 Uhr:
Der dritte und bisher letzte Startversuch am gestrigen Donnerstag endete 02:19 Minuten vor dem für 18:28 Uhr (MESZ) angesetzten Starttermin aufgrund eines Problems im Bodensegment des Sojus-Startsystems. Als Konsequenz aus dieser Folge abgebrochener Startversuche wird die Trägerrakete mit MetOp-A als an der Raketenspitze montierter Nutzlast zunächst einmal zurück in das so genannte Integrationsgebäude gefahren. Erst nach gründlicher Untersuchung des gesamten Startsystems in Baikonur wird es einen neuen Startversuch geben – einen Termin hierfür kann aufgrund der ungewissen Dauer der Untersuchung derzeit noch nicht genannt werden.

Sobald Informationen über einen neuen Startversuch bekannt sind, werden wir Sie an dieser Stelle natürlich zeitnah darüber auf dem Laufenden halten.

UPDATE Mi, 18:35 Uhr:
Dieses Mal stoppte der Countdown erst gut zwei Minuten vor dem geplanten Starttermin um 18:28 Uhr (MESZ). Die Ursache für den Startabbruch ist noch nicht bekannt. Sobald nähere Informationen veröffentlicht sind werden wir sie an dieser Stelle widergeben.

UPDATE Mi, 14:15 Uhr:
Der Testlauf des Startvorgangs am heutigen Vormittag verlief ESA-Angaben zufolge erfolgreich. Die Erfahrung der letzten beiden Tage zeigt zwar, dass dies keineswegs einen reibungslosen Start garantiert, doch ist die erfolgreiche Absolvierung dieses Testlaufs zwingende Voraussetzung für einen Start – diese Hürde immerhin ist nun genommen. Im Moment stehen alle Systeme also weiterhin auf „Grün“, und die Startvorbereitungen verlaufen bisher nach Plan.

UPDATE Mi, 10:00 Uhr:
Nachdem am gestrigen Dienstag der Countdown dreieinhalb Stunden vor dem veranschlagten Starttermin wegen eines unzulässigen Parameterwertes abgebrochen worden ist, soll heute zur gleichen Uhrzeit wie an den beiden Tagen zuvor der dritte Versuch unternommen werden, MetOp-A in die Erdumlaufbahn zu transportieren. Derzeit stehen alle Systeme auf „Grün“, und auch das in Baikonur sowieso vergleichsweise startfreundliche Wetter präsentiert sich wieder einmal von seiner guten Seite – vielleicht klappt es also heute im dritten Anlauf endlich mit dem Start des europäischen High-Tech-Satelliten.

Nach Auskunft der ESA soll heute vormittag erneut eine Startsimulation durchlaufen werden, an deren Ende um 12:00 Uhr (MESZ) im positiven Fall die Freigabe für die planmäßige Fortführung des Countdowns steht. Gestern wurde der Start nicht durch eine defekte Komponente verhindert – wie zunächst gemeldet wurde -, sondern durch eine fehlerhafte Test-Software der Sojus/ST-Trägerrakete. Während des Auftankens meldete sie mehrere Parameter, deren Werte außerhalb des erlaubten Bereichs liegen, und unterbrach daraufhin automatisch den Countdown. Letztendlich handelte es sich dabei aber um einen falschen Alarm, da die erlaubten Parameterwerte in der Test-Software nur für eine komplett leere sowie eine komplett betankte Sojus vorhanden waren – während des Tankvorgangs erreichten verschiedene Parameter jedoch andere Werte, was die Prüfsoftware zum Abbrechen des Countdowns veranlasste. Glücklicherweise handelte es sich also um einen Softwarefehler, der nur vergleichsweise moderate Folgen für die MetOp-A-Mission hatte.
UPDATE Di, 18:15 Uhr:
Auch der zweite Startversuch am heutigen Abend musste wegen technischer Probleme abgesagt werden. Laut Starsem ist an einem Teil der Sojus-Trägerrakete eine Anomalie aufgetreten, die näher untersucht werden müsse. Genauere Angaben über das aufgetretene Problem wurden nicht gemacht. Ein neuer Starttermin soll in einigen Stunden bekanntgegeben werden.
UPDATE Di, 14:45 Uhr:
Vor wenigen Minuten ist der neue Starttermin 18:28 Uhr (MESZ) am heutigen Abend von Starsem bestätigt worden. Damit kann der Countdown planmäßig fortgesetzt werden, und wenn nicht erneut technische Probleme auftreten, wird MetOp-A im zweiten Anlauf heute abend seine Umlaufbahn erreichen.

Die Startvorbereitungen waren gestern bereits weit fortgeschritten, noch rund eine halbe Stunde vor dem geplanten Starttermin vermeldete die Homepage des Satellitenbetreibers EUMETSAT einen planmäßigen Verlauf des Countdowns. Doch dann wurde zunächst eine Startverzögerung gemeldet, bis einige Zeit später der erste Startversuch abgesagt wurde.

Als Ursache für den Abbruch des Countdowns am gestrigen Montag wurde ein fehlerhafter Parameter in einem Testverfahren genannt, der zu einer Fehlermeldung und damit letztendlich zum Abbruch des ersten Startversuchs von MetOp-A führte. Nach Angaben der ESA ist der Fehler mittlerweile korrigiert. Um 10:30 Uhr (MESZ) wurde ein simulierter Start unter Einbeziehung des gesamten Startsystems durchgeführt, danach sollte der reguläre Countdown wieder aufgenommen werden. Um 15:00 Uhr (MESZ) soll nach Angaben von EUMETSAT endgültig über die Durchführung des zweiten Startversuchs am heutigen Tage entschieden werden. Bis dahin laufen die Startvorbereitungen nach Plan weiter, und auch das Wetter würde einen Start am heutigen Abend nicht verhindern.

Wir werden Sie auf Raumfahrer.net natürlich zeitnah über den Erfolg des heutigen zweiten Startversuchs der MetOp-A-Mission informieren.

Der Beitrag MetOp-A-Start auf unbestimmte Zeit verschoben erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein

Bereits seit langer Zeit ist Europa in der satellitengestützten Wetterbeobachtung engagiert: Im November 1977 startete mit Meteosat-1 der erste europäische Satellit, bereits damals unter Beteiligung von EUMETSAT (Europäische Organisation für die Nutzung von meteorologischen Satelliten). Seitdem sind eine ganze Reihe von Wettersatelliten gefolgt, zuletzt in den Jahren 2002 und 2005 die ersten beiden Satelliten der Meteosat Second Generation (MSG), die sich durch eine deutliche Leistungssteigerung gegenüber ihren Vorgängern auszeichneten. Allen europäischen Wettersatelliten bis hin zu MSG-2 hatten jedoch eine Gemeinsamkeit: Sie nahmen nach dem Start eine geostationäre Umlaufbahn in 35.880 Kilometern Höhe ein und beobachteten von ihrem jeweils scheinbar festen Standort aus das Wettergeschehen.

MetOp-A wird als erster europäischer Wetterbeobachtungssatellit auf einer deutlich niedrigeren, quasi-polaren Umlaufbahn die Erde umkreisen. Aus 817 Kilometer Höhe wird der Satellit das globale Klima mit einer Vielzahl von Instrumenten beobachten. Bereits jetzt sind für MetOp (= Meteorological Operational Satellite Programme) zwei Nachfolger eingeplant, die im Abstand von jeweils fünf Jahren gestartet werden und somit eine kontinuierliche Beobachtung bis mindestens zum Jahr 2020 garantieren sollen. Die sonnensynchrone Umlaufbahn von MetOp-A ist so gewählt, dass der rund 4,1 Tonnen schwere Satellit immer um 09:30 Uhr lokaler Zeit den Äquator überfliegt. In den etwa 100 Minuten, die der Satellit für einen Umlauf um die Erde benötigt, dreht sich der Planet um 5 Grad unter MetOp-A weiter. Alles in allem führt diese Orbitcharakteristik dazu, dass sämtliche Beobachtungsinstrumente des Satelliten innerhalb von maximal fünf Tagen den gesamten Planeten einmal überflogen haben. Dadurch ist MetOp-A im Gegensatz zu den Meteosat-Satelliten in der Lage, Daten über das globale Klimageschehen zu liefern.

Im Rahmen des so genannten „Initial Joint Polar-Orbiting Operational Satellite System“ (IJPS) arbeitet EUMETSAT mit der US-amerikanischen Organisation NOAA („National Oceanic and Atmospheric Administration“, zu deutsch etwa „Nationale Wetter- und Ozeanbehörde“) zusammen: MetOp-A und seine Nachfolger übernehmen wie bereits erwähnt den „Vormittagsdienst“, fliegen also immer am Vormittag lokaler Zeit über den Äquator, während die amerikanischen polaren Wettersatelliten im Rahmen des IJPS-Programms jeweils Nachmittags den Äquator überfliegen, so dass sich die Beobachtungen der Satelliten optimal ergänzen. Die Beobachtungsdaten der Satelliten werden dabei zwischen EUMETSAT und NOAA ausgetauscht, so dass auf beiden Seiten des Atlantiks mit den vollständigen Datensätzen gearbeitet werden kann.

Und Daten wird es einige geben: MetOp-A ist geradezu mit hochsensiblen Messinstrumenten übersät, die verschiedenste Parameter der Erdatmosphäre erfassen und damit nicht nur Daten für die Beobachtung des aktuellen Wettergeschehens liefern, sondern auch unerlässliche Ist-Werte für die Erstellung von Klimamodellen. Insgesamt sind dreizehn Instrumente an Bord des Satelliten versammelt, ein Teil davon Nachfolger beziehungsweise Kopien von Messinstrumenten, wie sie bereits auf amerikanischen Wettersatelliten fliegen. Hauptaufgabe vieler Geräte ist die möglichst genaue Messung von Temperatur und Feuchtigkeit (also Wasserdampfgehalt wie auch Regen, Eis oder Schnee) auf der Erdoberfläche sowie in verschiedenen Regionen der Atmosphäre. Die Messinstrumente ergänzen sich dabei oft insoweit, dass sie mit verschiedenen Verfahren teilweise gleiche Parameter messen. Neben Temperatur und Feuchtigkeit können einzelne Instrumente auch Windgeschwindigkeiten und -richtungen erfassen, das Vorhandensein verschiedener Gase und Spurenelemente in der Atmosphäre erfassen sowie die verschiedenen Vegetationsarten auf der Erdoberfläche registrieren.

Daneben ist MetOp-A noch mit einem Instrument zur Erfassung des „Weltraumwetters“ ausgestattet. Zu diesem Zweck registriert es geladene Partikel und erfasst die Aktivität des die Erde umgebenden Strahlungsgürtels sowie die Intensität des „Sonnenwinds“. Weiterhin gibt es an Bord noch A-DCS, mit dem verschiedenste Daten von so genannten „Umweltplattformen“ auf der ganzen Welt empfangen und anschließend an die Nutzer dieses Systems weitergeleitet werden. Dabei kann es sich beispielsweise um ozeanographische Daten handeln, die Messbojen in den Weltmeeren oder Instrumente an Bord von Schiffen erfassen und anschließend über so genannte „Platform Transmitters“ abstrahlen. Ebenso gut können aber auch Daten von Seismographen an den Hängen abgelegener Vulkane von diesem Instrument erfasst und an wissenschaftliche Institute weitergeleitet werden. Komplettiert wird die Instrumentenausstattung von zwei Geräten, die Notrufe von Schiffen und Flugzeugen auffangen, verarbeiten und an Rettungszentralen weiterleiten können.

MetOp-A und seine beiden Nachfolger werden hochgenaue Daten liefern, mit denen die Wettervorhersagen zuverlässiger und langfristiger gestaltet werden können – gerade über den Weltmeeren, die extrem wichtig für das Wettergeschehen auf unserem Planeten sind, mangelt es bisher an genauen Daten. Vielleicht noch wichtiger ist aber die Rolle dieses neuen High-Tech-Satelliten bei der Beobachtung des Klimawandels, denn erst mit möglichst umfassenden und exakten Klimadaten kann die Wissenschaft versuchen, die bereits begonnenen Veränderungen zu erkennen und Entwicklungen für die Zukunft zu prognostizieren.

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Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

Am kommenden Montag um 18:28 Uhr (MESZ) wird vom russischen Raketenstartplatz Baikonur (Kasachstan) aus eine Sojus/ST-Fregat-Trägerrakete starten, an deren Spitze sich als Nutzlast der beim Start rund 4,1 Tonnen schwere Wetterbeobachtungssatellit MetOp-A befindet. Am vergangenen Sonntag schloss sich im so genannten Integrationsgebäude des Weltraumbahnhofs die Nutzlastverkleidung um den Erdbeobachtungssatelliten, der dort zuvor mit der Fregat-Oberstufe verbunden worden war. Anschließend wurde das „Upper Composite“ genannte Duo per Bahn zur so genannten „Sojus Launcher Preparation Facility“ gefahren, wo die beiden Komponenten mit der Sojus-Trägerrakete verbunden worden sind.
Den letzten markanten Schritt im Rahmen der Startvorbereitungen stellt der für den morgigen Freitag geplante Transport der Sojus-Trägerrakete per Bahn zur Startplattform dar. Sowohl die bei diesem Start verwendete Trägerrakete Sojus/ST wie auch die Fregat-Raketenoberstufe sind gegenüber ihren Vorgängern in einigen Punkten geänderte Versionen. Bei der Fregat-Oberstufe beispielsweise, die ihr Haupttriebwerk zwei Mal zünden wird, um MetOp-A auf die gewünschte 820 Kilometer hohe Umlaufbahn zu transportieren, handelt es sich erstmals um eine „abgespeckte“ Version, die bei gleicher Funktionalität mit rund 100 Kilogramm weniger Masse als ihre Vorgänger auskommt. Bedeutender sind die Neuerungen der dreistufigen Sojus/ST-Trägerrakete. So kommt hier erstmals eine Nutzlastverkleidung mit vergrößertem Durchmesser (4,11 Meter) zum Einsatz, was gleichzeitig eine Verstärkung der dritten Raketenstufe erforderlich machte. Des weiteren kommt bei dieser Sojus-Version ein neues, digitales Flugkontrollsystem zum Einsatz, das ein größeres Spektrum von Missionsszenarien erlaubt.
MetOp-A wird als Teil des EUMETSAT Polar System (EPS) in einer polaren Bahn um die Erde kreisen und dabei mit einer ganzen Palette verschiedener Beobachtungsinstrumente das globale Klima und verschiedene Parameter der Atmosphäre beobachten. Nach dem Start folgt zunächst eine sechsmonatige Kommissionierungsphase, in der die wissenschaftlichen Instrumente getestet und kalibriert werden, an die sich eine auf viereinhalb Jahre angelegte Einsatzphase anschließt. Bereits jetzt sind zwei Nachfolgesatelliten bestellt, die jeweils im Abstand von fünf Jahren gestartet werden sollen, so dass mindestens bis 2020 eine durchgehende Beobachtung des Erdklimas durch die MetOp-Satelliten gewährleistet ist.
Tatsächlich wird MetOp-A – wie auch seine Nachfolger – Teil eines gemeinsamen europäisch-amerikanischen Beobachtungsprogramms, das mit mehreren polaren Wetterbeobachtungssatelliten arbeitet. Mehr darüber und über den MetOp-Satelliten im Detail erfahren Sie im Artikel „MetOp – Europas neuer Beitrag zum Klima-Monitoring“, der am kommenden Wochenende rechtzeitig vor dem Start des Satelliten in unserem In Space-Magazin erscheinen wird.

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