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Forschungssatellit SMOS gestartet

Der jüngste Forschungssatellit der „Earth Explorer“-Serie der Europäischen Weltraumorganisation ESA startete in der Nacht zum Montag (1:50 GMT) vom russischen Raumfahrtbahnhof Plesetsk. „Mit dieser Mission erhält die Wissenschaft erstmals flächendeckend Messdaten zur Bodenfeuchte und zum Salzgehalt der Ozeane – Daten, die bisher aufwändig aus Wasser- oder Bodenproben gewonnen werden mussten und längst nicht für alle Regionen zur Verfügung standen“, berichtet Prof. Dr. Detlef Stammer. Stammer leitet das SMOS-Projektbüro am KlimaCampus der Universität Hamburg. Hier werden alle deutschen wissenschaftlichen Vorhaben koordiniert, die mit dem Satelliten SMOS verbunden sind.

Um Wetter und Klima besser vorhersagen zu können, braucht die Wissenschaft genauere Daten über den Wasseraustausch zwischen den Ozeanen, den Landflächen und der Atmosphäre. Dank einer neuen Satelliten-Technologie ist SMOS in der Lage, die hierfür wichtigen Klimaparameter Bodenfeuchte und Salzgehalt erstmals weltweit aus dem All zu messen. Herzstück der Mission ist der Mikrowellensensor MIRAS, der die natürliche Ausstrahlung der Erde bei 1,4 Ghz misst. Die Ergebnisse sollen in ozeanographische und meteorologische Modelle eingespeist werden, um Vorhersagen und globale Klimaprognosen zu verbessern.

Salzgehalte und Meeresströmungen
Aufgrund ihrer großen Speicherkapazität für Wärme sind die Weltmeere der entscheidende Klimaregulator der Erde. Ihre Zirkulation spielt eine entscheidende Rolle für den Ausgleich von Klimaextremen, zum Beispiel durch den Transport von Wärme vom Äquator zu den Polen. Angetrieben werden diese Strömungen durch Salzgehalt, Temperatur und die daraus resultierende unterschiedliche Dichte des Meerwassers: Verdunstet Wasser aus dem Ozean, steigt der Salzgehalt, die Oberflächenschicht wird schwerer. Umgekehrt reduzieren Niederschlag oder die Eisschmelze an den Polen die Salzkonzentration. Meereis reflektiert darüber hinaus deutlich mehr solare Strahlung als die offene See und trägt wesentlich zur Energiebilanz der Erde bei. Diese Wechselwirkung war auch in den letzten Polarsommern mit übermäßiger Eisschmelze zu beobachten.

Bodenfeuchte und Energieaustausch
Der Wassergehalt des Bodens ist nicht nur essentiell für das Pflanzenwachstum, sondern auch für den Austausch von Wasser und Energie mit der Atmosphäre. Ist wenig Wasser im Boden, nimmt die Verdunstung ab und die verfügbare solare Energie führt zu einer Erwärmung der bodennahen Luftschichten und einer deutlichen Temperaturzunahme. So wurde etwa die Hitzewelle 2003 durch sehr geringe Bodenfeuchte verstärkt. Der Wassergehalt regelt außerdem, wieviel Niederschlag in den Boden eindringen kann. Ist der Boden bereits gesättigt, fließt der Niederschlag an der Oberfläche ab und es kann schneller zu Hochwasser und Überflutung kommen.

Die Erwartungen der Wissenschaftlergemeinde an die neuen Satellitendaten sind hoch – entsprechend umfangreich sind die Aktivitäten und internationalen Beteiligungen im Zusammenhang mit der so genannten „Wassermission“: In mehreren europäischen Ländern laufen bereits Projekte, um die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der erwarteten SMOS-Messungen zu prüfen und die schnelle Anwendung der Daten zu ermöglichen. Hierzu werden Simulationen, Daten aus Messstationen und flugzeuggestützte Vergleichsdaten herangezogen. Nach dem Start werden die Instrumente sechs Monate lang getestet und geeicht. Anschließend stellt die ESA verschiedene Produkte bereit – darunter nicht nur die ursprünglichen Mess- und Strahlungsdaten, sondern auch nutzerspezifische Anwendungen wie räumlich und zeitlich gemittelte Karten und für die Wettervorhersagezentren verschiedene „Near-Real-Time“ Produkte.

SMOS-Aktivitäten in Deutschland
Das Projektbüro im Institut für Meereskunde am KlimaCampus bündelt Aktivitäten aus allen drei Anwendungsbereichen des Satelliten: Bodenfeuchte, Ozeansalzgehalt sowie die Erkundung von Eis. Es koordiniert die wissenschaftliche Nutzergemeinde an den Universitäten Bremen, Bonn, Hamburg, Heidelberg, Kiel, Frankfurt, Mainz, Oldenburg und München sowie am Max Planck-Institut für Meteorologie, am Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, am Alfred-Wegener Institut für Polar- und Meeresforschung, am Forschungszentrum Jülich und beim Deutschen Wetterdienst in Offenbach. Das Büro dient dabei als Kontaktstelle zwischen den Nutzern und der ESA sowie als Informationsvermittler für Behörden, Industrie und Medien. Es wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie durch die DLR-Raumfahrtagentur. (Uni Hamburg)