Tropfenzähler über den Wolken

Wasser ist ein zentrales Element des Wetters. Mit neuer Technik sollen künftig auch kleinste Tropfen und Schneeflocken von Satelliten aus rund um den Globus beobachtet werden.

Hightech statt Regensammler: Der Wettersatellit GPM, hier im Bau, ist jetzt startklar.

Hightech statt Regensammler: Der Wettersatellit GPM, hier im Bau, ist jetzt startklar. Bild: Nasa / Goddard Space Flight Center

Feedback

Tragen Sie mit Hinweisen zu diesem Artikel bei oder melden Sie uns Fehler.

Für einmal findet der Countdown nicht in Cape Canaveral, Kourou oder Baikonur statt. Tanegashima ist das Raketenstartgelände der japanischen Organisation für Weltraumforschung (Jaxa). Hier wird gegenwärtig ein Satellit für den Start vorbereitet, der neue Massstäbe für die Wetter- und Klimaforschung setzen soll. Mit dem Global Precipitation Measurement (GPM) werden künftig die Niederschläge weltweit und in kurzen Abständen regelmässig erfasst. «Ein neues Zeitalter für die Wetterbeobachtung und die Klimaforschung», schwärmen die Verantwortlichen des amerikanisch-japanischen Gemeinschaftsprojektes von Nasa und Jaxa.

Der Satellit wird die Erde in einer Höhe von 407 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 7 Kilometern in der Sekunde jeden Tag etwa 16-mal umkreisen. Dabei beobachtet er jedes Mal einen anderen Streifen der Erdoberfläche.

Die jeweils etwa 250 Kilometer breiten Streifen lassen sich von der Bodenstation, dem Nasa-Forschungszentrum Goddard im US-Bundesstaat New Mexico, zu Gesamtbildern zusammensetzen. Ergänzt mit den Messungen anderer Satelliten, die zum Teil schon in Betrieb sind, lässt sich dann alle drei Stunden, im Takt der internationalen Wetterbeobachtungen, eine Übersicht über die Niederschläge gewinnen. Die Niederschläge können damit fast live verfolgt werden, viel schneller jedenfalls als mit den heutigen Methoden.

Abgedeckt von oben her wird der ganze Globus zwischen dem nördlichen und dem südlichen Polarkreis. Auch aus den Regionen, in denen wenig Regenmesser am Boden stehen, kommen Daten zusammen. Interessant ist der Zustand der Atmosphäre über den Meeren, denn in diesen Wetterküchen bilden sich zum grossen Teil die Wolken.

Im gesamten Atlantik gibt es aber nur rund ein Dutzend Regenmessstationen am Boden. Würde man weltweit alle Regenmesser zusammenstellen, so hat man bei der Nasa ausgerechnet, würden sie nur gerade eine Fläche von etwa zwei Tennisplätzen beanspruchen.

Wesentlich schärfere Bilder

Die Beobachtung der Niederschläge wird dank neuen Messgeräten, die im Bereich der Mikrowellen und der Radarwellen arbeiten, wesentlich detaillierter sein als bisherige Satellitenaufnahmen. Vor allem die kleineren Tropfen werden nun ebenfalls erkannt, Regentropfen, Eiskristalle, Graupel, Hagelkörner und Schneeflocken lassen sich unterscheiden. Grösse und Verhalten dieser Teile, die bisher nicht erkennbar waren, werden für die Meteorologen wichtige neue Informationen liefern. Leichter Regen und Schneefall, der von den bisherigen Satelliten nicht beobachtet werden kann, trägt in vielen Regionen der Erde massgeblich zur Gesamtsumme der Niederschläge bei.

Resultat der Satellitendaten werden dreidimensionale Darstellungen der Wolken sein. Die flüssigen und die festen Bestandteile in den Wolken und darunter können erfasst werden. Mit den jetzigen Satelliten lassen sich zwar eindrückliche Bilder von Wirbelstürmen machen, die Details lassen sich aber nicht erkennen.

Informationen über Regen, Eis und Schnee, noch bevor die Niederschläge überhaupt fallen, sind für die Wetterprognosen sehr wertvoll. Ein besserer Einblick in die dynamischen Prozesse in den Wolken ist auch nötig, damit die Prognose- und die Klimamodelle verfeinert werden können, mit denen die Meteorologen und Klimatologen arbeiten.

Besonders wichtig sind Niederschlagsprognosen für die Landwirtschaft. Einerseits bedrohen Dürren oft ganze Landstriche, andrerseits richten Überschwemmungen und Erdrutsche enorme Schäden an. Die Forscher möchten die Zusammenhänge besser verstehen, um bessere Empfehlungen und Warnungen formulieren zu können.

In Zukunft immer bedeutender wird der Bereich der Ressourcenüberwachung. Wasser ist lebensnotwendig für Menschen, Vieh, Pflanzen, Hygiene und existenzwichtig für viele Industriezweige. Aber die Vorräte sind ungleich verteilt. Mit Monitoringsystemen wollen die Forscher die Wege des Wassers von den Wolken bis in die Gewässer und ins Grundwasser verfolgen, damit die Gesellschaft auf Veränderungen des Wasserhaushalts reagieren kann.

Die Physik der Tropfen

Was in und mit den Wolken genau passiert, ist aber noch lange nicht restlos geklärt. Die Mikrophysik der flüssigen und vereisten Wasserteilchen könnte mit den neuen Erkenntnissen aus den Satellitenmessungen erforscht werden. Sogar Rückschlüsse auf die Form der Tropfen sind möglich. Die Übergänge vom einen in den anderen Aggregatzustand geben Auskunft über den Energiehaushalt in der Wolke, sozusagen das Antriebssystem des Wetters.

Weiteren Nutzen versprechen sich die Meteorologen von der Regenbeobachtung auch für das Verkehrswesen, weil im Voraus genauer vor schwierigen Fahr- und Flugbedingungen gewarnt werden kann. Die Hurrikanwarnungen, die vor allem in Nordamerika für das Geschäftsleben grösste Bedeutung haben, könnten verfeinert werden, wenn man mehr Informationen aus dem Inneren der Stürme hätte.

Die Starkniederschläge der tropischen Stürme wurden schon bisher durch Satelliten mit Erfolg beobachtet. Diese Vorläufer des GPM-Systems bewegten sich aber nur in den tropischen Zonen und lieferten auch nicht die gute Auflösung des neuen Satelliten.Etwas weiter ausgreifend erwarten die Forscher auch noch, dass sich die Verbreitung von Krankheiten besser beobachten und voraussagen lasse. Wie in den USA stets sind auch die Sicherheitsdienste an neuen Daten interessiert: Bei der Verbreitung von Giften etwa oder biologischen Kampfstoffen spielen Wolken eine Rolle.

GPM wird mit der Präzision seiner Instrumente zur Referenzstation. Die verschiedenen anderen Wettersatelliten, die ebenfalls Regenmessungen vornehmen, sollen an den GPM-Werten geeicht werden, damit den Meteorologen aus allen Quellen die gleichen Daten zur Verfügung stehen. Der neue Satellit ist für eine Betriebsdauer von drei Jahren ausgelegt, Treibstoff an Bord hat er für fünf Jahre. (Tages-Anzeiger)

Erstellt: 11.02.2014, 08:58 Uhr

Artikel zum Thema

Der grösste Sternschnuppen-Regen des Jahres

Video Bis zu 100 Sternschnuppen pro Stunde: Der Perseiden-Meteorschwarm hat letzte Nacht seinen Höhepunkt erreicht. Rund um die Welt entstanden eindrückliche Bilder. Mehr...

Wenn der Regen ausbleibt, leidet die ganze Welt

Die Erde erlebte dieses Jahr den viertheissesten Juli seit 1880. Die darauf folgenden massiven Dürren in den USA und in Indien gefährden laut UNO Ernährung, Gesundheit und Energiesicherheit aller Länder. Mehr...

«Es braucht viel mehr Regen»

Um die Wasserreserven aufzufüllen, bräuchte es anhaltenden Landregen. Die Schweiz müsse sich an Trockenperioden gewöhnen, sagt der Klimaexperte Jürg Fuhrer. Mehr...

Niederschläge
Es fehlen noch zuverlässige Daten

Die Niederschläge auf der Nordhalbkugel nahmen wahrscheinlich seit 1901 zu, heisst es im Klimabericht des Weltklimarates IPCC, der im September veröffentlicht wird. Die Wahrscheinlichkeit, dass diese Aussage zutrifft, beträgt statistisch etwa 66 Prozent. Für andere Breiten der Erde sind Trendberechnungen laut dem Bericht mit Vorsicht zu interpretieren.

Die Forscher stellten hingegen fest, dass der Wassergehalt mit grosser Wahrscheinlichkeit (90 Prozent) an der Oberfläche und in den Luftschichten bis 10 Kilometer Höhe seit 1970 angestiegen ist. Allerdings zeigt sich der Trend in den vergangenen Jahren nicht in der bodennahen relativen Luftfeuchtigkeit auf dem Land.

Die Beobachtung von Niederschlägen ist nach wie vor mit grossen Unsicherheiten verbunden. Das liegt unter anderem an der Datenqualität der Messungen und an der ungenügenden Vollständigkeit der Messreihen. Das wiederum macht es für Klimaforscher auch schwierig, mithilfe von Modellrechnungen Zukunftstrends zu berechnen. Der neue Satellit der amerikanischen und japanischen Weltraumbehörde könnte künftig helfen, global die Datenlage für Niederschläge zu verbessern.

In der Schweiz sind bisher keine eindeutigen Entwicklungen beim Niederschlag feststellbar, heisst es im Klimabericht, den das Bundesamt für Umwelt und Meteo Schweiz im letzten Jahr veröffentlichten.

Mit der zunehmenden durchschnittlichen Jahrestemperatur, die in der Schweiz bereits deutlich angestiegen ist, so zeigen Klimamodelle, wird sich auch der Verlauf der Niederschlagsmengen verändern: Bis Ende des Jahrhunderts werden die Sommerniederschläge eher abnehmen, im Winter wird es im Süden mehr regnen. (ml)

Kommentare

Blogs

Sweet Home 10 Wohnideen, die glücklich machen

Tingler Verschwunden

Das Immobilien-Portal für Basel und die Region

Die Welt in Bildern

Kultur für Kleine: In Dresden öffnet die erste Kinderbiennale in Europa. Anders als sonst im Museum, kann und darf hier selbst gestaltet und mitgemacht werden. (21. September 2018)
(Bild: Sebastian Kahnert/dpa) Mehr...