20.04.2006

Blick in die Wolken

CloudSat ermöglicht den Blick in das Innere von Wolken und liefert Wetter- und Klimaforschern neue Erkenntnisse.

CloudSat ermöglicht den Blick in das Innere von Wolken und liefert Wetter- und Klimaforschern neue Erkenntnisse.

Am Freitag, den 21. April 2006 wird der Erdbeobachtungssatellit CloudSat von der NASA auf der amerikanischen Vandenberg Air Force Base in seine Umlaufbahn geschossen. Ausgerüstet mit spezieller Radartechnologie ermöglicht CloudSat den Blick in das Innere von Wolken und liefert Wetter- und Klimaforschern neue Erkenntnisse. An der Entwicklung der wissenschaftlichen Auswerteverfahren der durch CloudSat gewonnen Radardaten waren Mitarbeiter des GKSS-Forschungszentrums in Geesthacht beteiligt.

Wolken verteilen Wasser um und sind deshalb für den Wasserkreislauf auf der Erde von entscheidender Bedeutung. Ob und wie viel es regnet, hagelt oder schneit ist jedoch nicht immer auf den ersten Blick ersichtlich.

Beispiel eines Vertikalschnitts durch ein frontales Wolkensystem, das sich bis in zehn Kilometer Höhe erstreckt. Die Daten wurden durch ein vom Boden eingesetztes Wolkenradar erfasst. Die unterschiedlichen Farben geben einen Hinweis auf die Signalstärke der Radarrückstreuung. (Foto: GKSS-Forschungszentrum Geesthacht )

Wetter- und Klimaforscher konnten mit Hilfe von Satelliten bisher nur bis zu den Wolkenkanten schauen. „Mit dem Hochfrequenz-Radar auf CloudSat sind wir in der Lage, die vertikale Mächtigkeit, also die Dicke der Wolken, zu erfassen und deren Inneres besser zu erschließen“, erläutert Dr. Markus Quante, Meteorologe am Institut für Küstenforschung des GKSS-Forschungszentrums in Geesthacht und Mitglied des Wissenschaftsteams des CloudSat-Projekts. Hochfrequenz-Technologie im Gigahertz-Bereich ist besonders für die Raumfahrt geeignet, denn diese Technik benötigt relativ wenig Energie und kann sehr Platz sparend konstruiert werden. Die vom Satelliten ausgesandten Radarstrahlen dringen in die Wolken ein und treffen dort auf Tröpfchen oder Eiskristalle von unterschiedlicher Größe. Im Allgemeinen gilt: je größer die Bestandteile, desto starker ist das reflektierte Radarsignal. „Mit diesem neuen Instrument kann beurteilt werden, unter welchen Bedingungen es zu Niederschlag kommt und welche Wassermassen die Erde treffen oder in der Wolke verbleiben. Die Kenntnisse dieser Details können unsere tägliche Wettervorhersage verbessern“, verdeutlicht Quante die Erwartungen an CloudSat.

Wolken transportieren jedoch nicht nur Wasser, sondern übernehmen auch eine weitere tragende Rolle in unserem Klimasystem, da sie die Strahlungsbilanz der Erde beeinflussen. Sie reflektieren einfallende Sonnenstrahlung in den Weltraum zurück und haben damit einen kühlenden Einfluss. Ihre Wirkung kann aber auch wärmend sein, da sie vom Erdboden abgestrahlte Wärme zurückhalten und diese nicht in den Weltraum entweicht. Zusätzlich können Wolken geschichtet auftreten, so dass eine Berechnung der Netto-Strahlungsbilanz mit herkömmlichen Satelliten nur schwer oder kaum möglich war.

CloudSat wird mit weiteren Satelliten in Formation fliegen. Dieser Zusammenschluss ermöglicht neben dem Blick in das Innere der Wolken auch die Berechnung der Wechselwirkungen mit anderen Eigenschaften der Atmosphäre, die für das Verständnis des irdischen Wasserkreislaufs und des Klimasystems von Bedeutung sind.

Die von CloudSat gelieferten Informationen über vertikal aufgeschlossene Wolkenfelder und deren Schichtung werden im Institut für Küstenforschung am GKSS-Forschungszentrum genutzt. Die Geesthachter Wissenschaftler bewerten mit Hilfe dieser Daten ihre Modelle zur Berechnung des Transports von Umweltchemikalien in der Küstenregion, da die Verteilung und Rückführung dieser Stoffe zum Boden insbesondere auch von Wolkenprozessen und Niederschlägen abhängig sind.

Quelle: GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH

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