Neue Wettersatelliten am Horizont

20. November 2019, 2 Kommentare

Seit dem 1. April 1960, als der erste meteorologische Satellit in die Umlaufbahn gebracht wurde, wird die Erdatmosphäre auch von oben überwacht. Position der Wolken, Vorhandensein von Wasserdampf, Temperatur- und Feuchtigkeitsprofile – Wettersatelliten liefern wertvolle Informationen für Vorhersagen und Warnungen sowie für die Untersuchung des Klimawandels. Zwei neue Generationen von Satelliten sind im Bau und versprechen weitere Vorteile.

Künstlerisches Bild des neuen Satelliten MTG, Quelle: ESA
Künstlerisches Bild des neuen Satelliten MTG, Quelle: ESA

Die Wolken von oben

Gegen Mitte des 19. Jahrhunderts reiste Sir Ralph Abercromby, der sich für die Meteorologie begeisterte und wohlhabend genug war, um sich dies leisten zu können, zwei Mal mit dem Schiff, dem Zug und der Kutsche um die Welt, um zu überprüfen, ob die Wolken überall wirklich gleich aussahen. Als er zurückkam, war seine Neugierde befriedigt. Ja, die in England zu sehenden verschiedenen Wolkenarten waren auf der ganzen Erde vorhanden. Heute würden wir mit einigen Klicks in einer Suchmaschine in wenigen Augenblicken auf dem Computerbildschirm Fotos von Wolken aus allen Teilen der Welt – und sogar von ausserhalb – angezeigt bekommen. Denn im Vergleich zur Zeit von Abercromby sehen wir die Wolken heute nicht nur von unten, sondern können sie auch von oben bewundern. Man muss einfach sehr hoch oben sein. Zum Beispiel auf einem Wettersatelliten.

Vergrösserte Ansicht: Abb. 1: Mit Wettersatelliten kann man die gesamte Atmosphäre von oben überwachen. Unter dem Link: https://www.youtube.com/watch?v=wVRbeGc_6zM kann man die Wolkenentwicklung des ganzen Jahrs 2018 verfolgen (Quelle: Youtube, EUMETSAT, NOAA u. a.).
Abb. 1: Mit Wettersatelliten kann man die gesamte Atmosphäre von oben überwachen. Unter dem Link: https://www.youtube.com/watch?v=wVRbeGc_6zM kann man die Wolkenentwicklung des ganzen Jahrs 2018 verfolgen (Quelle: Youtube, EUMETSAT, NOAA u. a.).

Die beiden Familien von Wettersatelliten

Grundsätzlich werden meteorologische Satelliten in zwei Kategorien unterteilt: Satelliten mit geostationärer Umlaufbahn und Satelliten mit polarer Umlaufbahn. Die Erstgenannten befinden sich, wie ihr Name schon sagt, auf einer Umlaufbahn, die sie – von der Erde aus gesehen – stationär erscheinen lässt, wie fixiert auf der Vertikalen eines bestimmten Punktes. Sie umrunden die Erde vollständig in 24 Stunden und müssen nach den Gesetzen der Physik 36’000 Kilometer über dem Äquator positioniert werden. Polarumlaufende Satelliten hingegen kreisen viel näher an der Erdoberfläche, in einer Höhe von etwa 500 bis 1000 Kilometern, auf einer Umlaufbahn, die über die Polargebiete führt; sie legen etwa alle 100 Minuten die volle Distanz ihrer Umlaufbahn zurück. Diese beiden Satellitenfamilien ergänzen sich gegenseitig: Geostationäre Satelliten blicken immer auf denselben Teil unseres Planeten und liefern daher Bilder, mit denen die Wetterentwicklung des beobachteten Gebietes ohne Unterbrechung verfolgt werden kann. Da sie jedoch sehr weit von der Erde entfernt sind, können sie keine so detaillierten Informationen liefern wie die Bilder von Polarsatelliten. Letztere haben, neben dem Vorteil der höheren räumlichen Auflösung, dafür den Nachteil, ständig über verschiedene Regionen zu fliegen und somit keine konstante Überwachung desselben geografischen Gebietes zu ermöglichen

Vergrösserte Ansicht: Abb. 2: Schema der Umlaufbahn eines geostationären Satelliten (rot) und eines Polarsatelliten (gelb). Beachten Sie, dass die Proportionen nicht korrekt sind.
Abb. 2: Schema der Umlaufbahn eines geostationären Satelliten (rot) und eines Polarsatelliten (gelb). Beachten Sie, dass die Proportionen nicht korrekt sind.

EUMETSAT – Einigkeit macht stark

Der Bau und Betrieb eines Wettersatelliten ist so komplex, aufwändig und teuer, dass ihn sich kein europäisches Land alleine leisten kann. Deshalb wurde 1986 die European Organisation for the Exploitation of Metereological Satellites (EUMETSAT) gegründet, der 30 europäische Staaten – darunter auch die Schweiz – beitraten. Diese Organisation ist für die Koordination des Satellitenbaus und des Starts, den Betrieb des Satelliten nach dem Eintritt in die Umlaufbahn, die Verarbeitung der Rohdaten und deren Weitergabe an alle Nutzer sowie die Archivierung der gesammelten Daten für weitere Studien, beispielsweise im Bereich des Klimawandels, für alle Mitgliedstaaten verantwortlich. Für die Schweiz ist es das Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie, das die Interessen aller Schweizer Nutzer von Satellitendaten innerhalb von EUMETSAT vertritt. Neben dem nationalen Wetterdienst sind auch private Wetterdienste, Universitäten und Forschungsinstitute, die Luftfahrtindustrie sowie etliche Unternehmen aus unterschiedlichsten Branchen an zuverlässigen Satellitendaten in Echtzeit und aus Archiven interessiert.

Vergrösserte Ansicht: Abb. 3: Sitz von EUMETSAT in Darmstadt, von wo aus die europäischen Wettersatelliten betrieben werden.
Abb. 3: Sitz von EUMETSAT in Darmstadt, von wo aus die europäischen Wettersatelliten betrieben werden.

Neue Generationen von Satelliten im Anflug

EUMETSAT betreibt derzeit zwei Grossbaustellen: den parallelen Bau der neuen geostationären Satelliten und der neuen polarumlaufenden Satelliten. Die geostationären Satelliten der dritten Generation werden nach derzeitiger Planung ab der zweiten Hälfte des Jahres 2021 in die Umlaufbahn gebracht, während im darauffolgenden Jahr der erste polarumlaufende Satellit der zweiten Generation lanciert werden soll. Von diesen neuen Satelliten erwarten die Experten eine deutliche Verbesserung bezüglich der Qualität und Quantität der gesammelten und verarbeiteten Daten. Die Nutzer warten gespannt auf diese Daten, die das Ergebnis eines mehr als 15 Jahre dauernden Planungs- und Bauprozesses sein werden – so komplex sind diese Instrumente. Die neuen Satelliten werden häufiger (bis zu alle 2,5 Minuten) Daten über den Zustand der Atmosphäre liefern, und zwar mit einer höheren räumlichen Auflösung (bis zu 1 km bei geostationären Satelliten) und mit bisher nicht verfügbaren Daten (z. B. Informationen über Blitzeinschläge).

Vergrösserte Ansicht: Abb. 4: Links ein Bild der Brände in Botswana von den aktuellen geostationären Satelliten der zweiten Generation und rechts wie erwartet wird, dass Feuersbrünste mit der neuen Generation zu sehen sein werden. Künftig werden mehr räumliche Details sichtbar sein (Quelle: EUMETSAT).
Abb. 4: Links ein Bild der Brände in Botswana von den aktuellen geostationären Satelliten der zweiten Generation und rechts wie erwartet wird, dass Feuersbrünste mit der neuen Generation zu sehen sein werden. Künftig werden mehr räumliche Details sichtbar sein (Quelle: EUMETSAT).

Um diese neuen Daten optimal nutzen zu können, ist eine angemessene technische und wissenschaftliche Ausbildung der Nutzer erforderlich. Aus diesem Grund führt MeteoSchweiz zusammen mit EUMETSAT für die Nutzer von Satellitendaten in der Schweiz Schulungen durch. Am heutigen 20. November 2019 findet am Hauptsitz von MeteoSchweiz am Flughafen Zürich eine Veranstaltung statt, die sich mit den technischen Aspekten der Weitergabe und Verarbeitung der künftigen Daten befasste.

Demnächst werden wir zwei weitere Blogs veröffentlichen, um die beiden neuen Generationen von Wettersatelliten etwas näher kennenzulernen.

MeteoSchweiz ist offen für einen respektvollen Onlinedialog und freut sich über Ihre Kommentare und Fragen. Kontaktformular

Kommentare (2)

  1. MeteoSchweiz, 22.11.2019, 16:40

    Lieber Herr Thomas B.
    Die EUMETSAT wählt die am besten geeignete Rakete im Sinne von "Best value for money". Es gibt jeweils ein offenes Beschaffungsverfahren, bei dem alle teilnehmen können, auch private Anbieter. In der Vergangenheit wurden z.B. Ariane oder Sojus Raketen benützt. Die Wahl hängt auch vom Typ des Satelliten ab. Natürlich gibt es auch einen Notfallplan: Die Satelliten sind so programmiert, dass es genügend lange Überlappungen gibt. Auch im schlimmsten Fall entstehen so keine Messlücken.
    Freundliche Grüsse MeteoSchweiz

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  2. Thomas B., 22.11.2019, 15:06

    Womit werden die Satelliten ins All gebracht? Per Ariane oder mit einem "privaten Anbieter". Und was passiert wenn etwas schiefgehen sollte. Wären 15 Jahre Planung und Bau verloren, oder gibt es einen Backup-Plan?
    Nebenbei: Toller Blog, ständig ausführliche und kompetente Hintergrundinfos, auch für Laien! Generell ist die Kommunikation, sowie auch die frei verfügbaren Daten deutlich besser und Kundenfreundlicher als bei anderen Bundesämtern... ausnahmsweise mal etwas wofür ich gerne Steuern zahle ;)

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