Klimaforschung im Weltraum

Die Entscheidung der Esa, die Satelliten­mission CAIRT – changing-atmosphere infrared tomography – als eines von zwei Vorhaben weiter­zuverfolgen, wurde diese Woche durch das Esa Programme Board for Earth Observation bestätigt. „Für uns bedeutet das, dass die Mission nun in die sogenannte Phase A eintritt. Unsere Planungen werden damit viel konkreter“, erläutert Björn-Martin Sinnhuber vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung des Karlsruher Institut für Technologie. „Wird unser Vorschlag dann von der Esa ausgewählt, könnten wir in den frühen 2030er-Jahren die ersten Daten erhalten.“ Bis dahin könnte CAIRT mit dem Esa-Satelliten Earth Explorer 11 in die Erd­umlaufbahn starten. Zweck der Mission ist es, dringend benötigte Daten über Veränderungen in der Erdatmosphäre zu erheben. Sie sollen das Wissen über die Kopplung von atmo­sphärischer Zirkulation, die genaue Zusammensetzung der Atmosphäre und regionale Klima­änderungen verbessern.

Kernstück von CAIRT ist ein Infrarot­spektrometer, mit dem in bisher unerreichter räumlicher Auflösung eine Vielzahl von Spurengasen, Aerosolen und atmosphärischen Wellen vermessen werden kann. „Die Tomografie ist uns als ein Instrument der medizinischen Diagnostik vertraut“, sagt Sinnhuber. „Bei uns passiert im Grunde dasselbe, nur ein bisschen größer. Es ist eine Art Weltraum­tomograf für die gesamte Erdatmosphäre.“ Dazu wird CAIRT die Atmosphäre regelmäßig in einer Höhe von fünf bis 115 Kilometern im Infrarot­bereich mit einer horizontalen Auflösung von etwa fünfzig mal fünfzig Kilometern und einer vertikalen Auflösung von einem Kilometer vermessen.

Die jetzt geplante Mission baut dabei auf langjähriger Erfahrung in der Atmosphären­fernerkundung am KIT auf. Durch die Fernerkundung mithilfe von Ballons und Flugzeugen haben Forschende in den vergangenen Jahren bereits Pionier­arbeit geleistet. „Gemeinsam mit dem Forschungs­zentrum Jülich haben wir das wissenschaftliche Instrument Gloria entwickelt, das als eine Art Prototyp für CAIRT betrachtet werden kann“, erläutert Michael Höpfner vom IMK, der die Forschung mit Gloria leitet und auch an CAIRT beteiligt ist. Mit Gloria seien bereits großartige wissenschaftliche Beobach­tungen gelungen, zuletzt etwa neue Erkenntnisse zum Transport von Aerosolen nach ausgedehnten Waldbränden in Kanada bei der Messkampagne Phileas mit dem Forschungs­flugzeug Halo, aber auch bei Ballonkampagnen. „Mit der Satellitenmission CAIRT können wir das noch einmal auf ein neues Niveau heben, weil wir dann täglich globale Messungen bekommen“, so Höpfner.

Das KIT hat den Vorschlag für das Satelliten­konzept für die Mission CAIRT koordiniert und baut dabei auf einer langjährigen gemeinsamen Initiative mit dem Forschungs­zentrum Jülich auf. Die wissen­schaftliche Zielsetzung wird in enger Kooperation von einem inter­nationalen Expertinnen- und Experten­gremium definiert und ausge­arbeitet, das sich aus dem European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), dem Institute of Applied Physics Nello Carrara (IFAC), dem Institute of Astrophysics of Andalusia (IAA-CSIC), dem National Centre for Scientific Research (CNRS) in Frankreich, dem Royal Belgian Institute for Space Aeronomy (BIRA-IASB), der University of Leeds und der University of Oxford in Großbritannien, der University of Oulu in Finnland und dem Finnish Meteorological Institute (FMI) sowie der University of Toronto in Kanada zusammensetzt.

KIT / JOL