Meteorologische Satelliten beobachten seit den 1980er Jahren das Klima rund um den Globus und liefern auch für die Schweiz kontinuierlich Daten. Im Fokus stehen Beobachtungen von Wolkenbedeckung, Strahlungsflüssen sowie der Oberflächentemperatur.
Anhand der Daten, welche die europäischen Meteosat-Wettersatelliten liefern, erstellt MeteoSchweiz Klimadaten, um Veränderungen des Energie- und Wasserkreislaufes der Erde zu erfassen. Dabei arbeitet MeteoSchweiz mit anderen europäischen Partnern des Zentrums zur Verarbeitung von Satellitendaten zur Klimabeobachtung der Wettersatelliten-Organisation EUMETSAT zusammen. Die qualitativ hochstehenden Satellitendatensätze werden von Behörden, Forschungsinstituten, Universitäten und Privatunternehmen der Schweiz verwendet.
Seit den 1980er Jahren bieten Wettersatelliten völlig neue Möglichkeiten, Wolken zu erfassen. Sie messen die Bewölkung flächenhaft und ergänzen Bodenmessungen perfekt: Satelliten erfassen die höheren Wolkenschichten, die vom Boden aus nicht erfasst werden können. Umgekehrt liefern Bodenstationen Daten der tieferen Wolken, die für Satelliten unter den höheren Wolkenschichten verborgen sind.
Durchschnittliche Bewölkung über der Schweiz abgeleitet aus Meteosat-Satellitendaten. Mittelwert des Wolkenbedeckungsgrades in Prozent für die Jahre 2004 bis 2020 für Januar (links) und Juli (rechts).
Die räumliche Verteilung der Wolkenbedeckung in der Schweiz variiert stark mit der Jahreszeit. Im Januar ist der Himmel im Schweizer Mittelland und an den grossen Seen zu 70 Prozent bedeckt, während in den höheren Alpen und vor allem im Tessin und Wallis deutlich weniger Wolken auftreten (50 Prozent Bedeckung). Ursache dafür sind ausgeprägte Hochnebelfelder. Im Juli ist die Wolkenbedeckung in den Bergen mit bis zu 65 Prozent am höchsten, da sich im Gebirge im Tagesverlauf oft Quellwolken bilden; das Tessin, die tiefen Lagen im Rhônetal und das westliche Mittelland weisen eine niedrige Wolkenbedeckung auf.
Aus Messungen des Meteosat-Satelliten lässt sich die gesamte Strahlungsbilanz der Erdoberfläche in der Schweiz jede Stunde bis in die 1980er Jahre zurück ableiten. Die Strahlungsbilanz ist die Differenz zwischen den Strahlungsflüssen, welche die Erde in Form von kurzwelliger Strahlung von der Sonne empfängt (Solarstrahlung) und in Form langwelliger Wärmestrahlung in den Weltraum abstrahlt. MeteoSchweiz generiert aus den Satellitenmessungen Strahlungsdaten zu allen Komponenten der Strahlungsbilanz der Erdoberfläche. Die Komponente Solarstrahlung, ist für die Gewinnung von Solarstrom und Solarwärme von besonderer Bedeutung.
Unter Solarstrahlung versteht man die gesamte kurzwellige Strahlung, die an der Erdoberfläche auf einer horizontalen Fläche auftrifft. Die jährlich gemittelte Solarstrahlung erreicht in den Alpen 170-190 W/m2, was einer jährlich kumulierten Energie von rund 1600 kWh/m2 entspricht. Das Schweizer Mittelland erhält mit 140-160 W/m2 deutlich weniger Solarstrahlung. Gründe dafür sind winterliche Nebellagen, eine erhöhte atmosphärische Trübung und die fehlende Rückstrahlung durch Schnee.
Als Teil der Energiestrategie 2050 des Bundes wurde die interaktive Anwendung sonnendach.ch für alle Immobilien in der Schweiz geschaffen, als Gemeinschaftsprojekt zwischen dem Bundesamt für Energie, dem Bundesamt für Landestopographie Swisstopo und MeteoSchweiz. Es handelt sich um eine Solarpotentialanalyse aller Gebäude der Schweiz, die auf den satellitenbasierten Solarstrahlungsdaten beruht. Mit nur wenigen Mausklicks kann so jede Schweizerin und jeder Schweizer abschätzen, ob sich das Dach oder die Fassade ihres Gebäudes zur Produktion von Solarstrom und Solarwärme eignet.
Satelliten messen die Temperatur der äussersten Schicht der Erde. MeteoSchweiz hat spezielle Algorithmen entwickelt, welche die Landtemperatur aus Meteosat-Satellitenmessungen bis in die 1990er Jahre zurück mit einer Genauigkeit von etwa einem Grad ableiten. Kombiniert man diese Landtemperaturdaten mit Vegetationsdaten, lässt sich der klimatologische Vegetationsgesundheitsindex VHI (engl.: vegetation health index) berechnen. Damit sind Aussagen darüber möglich, ob und wie sich Trockenheit entwickelt, was für die Land-, Forst- und Energiewirtschaft von Bedeutung ist. Da sich die Vegetation aus alten Meteosat-Messungen nicht ableiten lässt, kombiniert MeteoSchweiz die Meteosat-Landtemperaturdaten mit satelliten-basierten Vegetationsdaten der Wetterbehörde der Vereinigten Staaten (NOAA).
Der Trockenheitsindex VHI zeigt, wie heiss die Erdoberfläche und wie braun die Vegetation der Schweiz im Vergleich zur Normperiode 1991-2020 war. Anhand dieser Daten lässt sich die Trockenheit der Schweiz seit 1991 visualisieren. Ein trockener Boden ist deutlich wärmer und die Vegetation deutlich brauner als ein feuchter Boden. Die Jahre 2003, 2015 und 2018 waren deutlich trockener im Vergleich zur Periode 1991-2020. Das Jahr 2003 war das erste Jahr seit 1991, in dem die Trockenheit die gesamte Schweiz erfasst hat. 2015 und 2018 war vor allem das Schweizer Mittelland sehr trocken.