Klima-Fernerkundung mit Laserstrahl

Am Wegener Center der Universität Graz haben Forscher eine neue Methode zur langfristigen und hoch präzisen Messung von Treibhaus­gasen in der freien Atmosphäre entwickelt, um damit tiefere Einsichten in die globalen Klima­veränderungen zu ermöglichen. Nach einem Pionier­experiment, das 2011 auf den Kanarischen Inseln durchgeführt wurde, sind nun sämtliche Daten wissenschaftlich ausgewertet. Die Ergebnisse bestätigen: Die von den Grazer Forschern beschriebene Methode der Infrarotlaser-Okkultation funktioniert und liefert eine neue Option in der globalen Klimabeobachtung.

Die neue Messmethode beruht auf Infrarotlaser-Signalen, die von einem Sender- zu einem Empfänger-Satelliten geschickt werden. Bei ihrem Weg durch die freie Atmosphäre, die etwa zwei bis drei Kilometer über der Oberfläche beginnt, werden die Signale gebrochen und teilweise absorbiert, so dass sie gedämpft beim Empfänger ankommen. „Die verschiedenen Treibhaus­gase – wie zum Beispiel Kohlendioxid, Methan oder Wasserdampf – absorbieren die Infrarotlaser-Signale auf ganz bestimmten Wellenlängen stark und dazwischen fast gar nicht. Jedes Gas hat ganz charakteristische Absorptionslinien. Bei Wahl der richtigen Linien lässt sich dann die jeweilige Konzentration der Gase ermitteln“, erklärt Gottfried Kirchengast, Leiter des Wegener Center.

Ihre Feuerprobe bestand die Theorie vor vier Jahren auf den Kanarischen Inseln: Mit einem internationalen Team haben die Grazer Forscher von einer Sendestation am Kraterrand des Roque de los Muchachos auf La Palma Infrarotlaser-Signale über 144 Kilometer zu einem Teleskop der ESA im Observatorium del Teide auf Teneriffa geschickt. Gleichzeitig wurden als Referenz Bodenmessungen durchgeführt.

Nun, nachdem die Fülle an gewonnenen Daten detailliert ausgewertet wurde, steht fest: „Die neuartige Methode der Infrarotlaser-Okkultation ist in der Lage, Treib­haus­gas­konzentrationen in der freien Atmosphäre weltweit zuverlässig zu messen“, bestätigt Veronika Proschek, Postdoc am Wegener Center und Erstautorin der jüngst veröffentlichten Arbeit. Außerdem lässt sich auch die Windstärke über die Infrarotlaser-Signale bestimmen, wie eine weitere Publikation des Teams kürzlich erstmals nachwies. „Die Daten weisen eine Qualität auf, die selbst ausgesuchte Bodenstationen lokal nur schwer erreichen“, unterstreicht Kirchengast.
Nach diesen erfolgreichen Ergebnissen will der Klimaforscher mit seinem Team den Weg in Richtung einer Satellitenmission fortsetzen.

U. Graz / DE