Klima-Monitoring der ganzen Erde
Methode zur globalen Messung von Treibhausgasen in der freien Atmosphäre mit Hilfe von Satelliten entwickelt.
Methode zur globalen Messung von Treibhausgasen in der freien Atmosphäre mit Hilfe von Satelliten entwickelt.
Wissenschaftler des Wegener Zentrums der Karl-Franzens-Universität Graz haben eine Methode entwickelt, die es erstmals ermöglicht, Treibhausgaskonzentrationen in der freien Atmosphäre, die etwa zwei bis drei Kilometer über der Oberfläche beginnt, langfristig und äußerst genau weltweit zu messen. Gleichzeitig liefert das System auch exakte Daten zu Temperatur, Druck, Feuchte und Wind. Die Entwicklung könnte zur Referenzmethode für das Monitoring des Klimawandels in der freien Atmosphäre im 21. Jahrhundert werden.
Abb.: Niedrigfliegende Satelliten (Low Earth Orbit = LEO) in 500-600 km Höhe bilden die Basis der Mikrowellen- und Infrarotlaser-Okkultation (LIO): Mikrowellen- und Infrarotlaser-Signale durchqueren die Atmosphäre und werden dabei von Brechung und Absorption beeinflusst. Daraus lassen sich vertikale Profile von Treibhausgasen und anderen Klimavariablen wie Temperatur und Wind ableiten. (Bild: Uni Graz / WegCenter)
Die Methode beruht auf Messungen mit Hilfe von Mikrowellen- und Infrarotlaser-Signalen. Bei der Mikrowellen- und Infrarotlaser-Okkultation senden eigene Sender-Satelliten Signale aus, die von Empfänger-Satelliten aufgefangen werden. Auf ihrem Weg durch die Atmosphäre werden die Signale gebrochen und teilweise absorbiert, so dass sie gedämpft beim Empfänger ankommen. Da jedes Gas (Kohlendioxid, Methan, Lachgas, Ozon und Wasserdampf) charakteristische Absorptionslinien hat, absorbiert es Infrarotlaser-Signale bei ganz bestimmten Wellenlängen. Bei Wahl der richtigen Linien für Absorptions-Signale lässt sich dann die jeweilige Konzentration der Gase und auch die Windstärke bestimmen. Daten zu Temperatur, Druck und Feuchte werden über die Signale der Mikrowellen-Okkultation gewonnen.
Klima-Monitoring der ganzen Erde ist nur mit Hilfe von Satelliten möglich. Bisher konnten in der freien Atmosphäre nur Temperatur und Druck mit vergleichbarer Qualität gemessen werden, und zwar mittels GPS Radio-Okkultation. Derzeit basieren einschlägige Daten auf punktuellen Messungen aus Ballons oder Flugzeugen sowie auf Modellberechnungen und vergleichsweise ungenauen Satellitendaten. Die Mikrowellen- und Infrarotlaser-Okkultation lässt durch die Möglichkeit der genauen und gleichzeitig modellunabhängigen Beobachtung auf weitreichende neue Erkenntnisse zum Klimawandel hoffen.
