Arktis-Wettersatellit der ESA verbessert die Wettervorhersagen

Obwohl der kleine Arktis-Wettersatellit der Europäischen Weltraumorganisation ESA als Demonstrator für die zukünftige Konstellation EPS-Sterna gebaut wurde, integriert das Europäische Zentrum für mittelfristige Wettervorhersagen nun seine Daten in sein operatives Wettervorhersagesystem – ein Beweis dafür, dass kleine Satelliten, die in Rekordzeit geliefert werden, Großes leisten können. Der Arktis-Wettersatellit, der in nur drei Jahren und mit einem knappen Budget konzipiert, gebaut und gestartet wurde, liefert hochwertige Daten zu Luftfeuchtigkeit und Temperatur von einer kompakten Plattform aus.

Bild:ESA/Mlabspace

Das Europäische Zentrum für mittelfristige Wettervorhersagen (ECMWF) ist das erste Zentrum, das diese neuen Beobachtungen operativ nutzt, was zu einer deutlichen Verbesserung der Vorhersagen führt.

Die Daten werden zusammen mit zahlreichen anderen Beobachtungen mit einer Kurzfristvorhersage kombiniert, die sich auf frühere Messungen stützt, um ein möglichst genaues Bild des aktuellen Zustands der Erde zu erstellen. Diese Analyse dient dann als Ausgangspunkt für die Erstellung von Wettervorhersagen.

Die Informationen des Mikrowellenradiometers des Arctic Weather Satellite ergänzen die Daten ähnlicher Sensoren auf viel größeren Satelliten, die von Organisationen wie der Europäischen Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten (Eumetsat), der US-amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) und der Chinesischen Meteorologischen Verwaltung (CMA) bereitgestellt werden.

Zum ersten Mal arbeitet der Arktis-Wettersatellit im „Sub-mm“-Spektralband – mit Wellenlängen unter einem Millimeter –, um auch neue Erkenntnisse über Eiswolken zu gewinnen, wie das Bild oben zeigt. Die Mission beweist, dass hochwertige passive Mikrowellenmessungen von einem kleinen, kostengünstigen Satelliten durchgeführt werden können.

Die Mission, die vor nur einem Jahr gestartet wurde und innerhalb von drei Jahren als Prototyp zu einem Bruchteil der Kosten einer herkömmlichen Erdbeobachtungsmission entwickelt wurde, hat bereits gezeigt, dass der New-Space-Ansatz, schnell und kostengünstig zu bauen, auf eine zukünftige Konstellation ähnlicher Satelliten angewendet werden könnte.

Und nun ist die Entscheidung des ECMWF, seine Daten in sein Vorhersagesystem zu integrieren, eine starke Bestätigung für die Exzellenz der Mission.

Das Bild unten zeigt beispielsweise, wie die Mission die Windvorhersagen verbessert. Die Verbesserungen sind blau dargestellt. Das letzte Bild zeigt, wie der neue 325-Gigahertz-Kanal der Mission genutzt werden kann, um kältere Helligkeitstemperaturen zu erkennen, die dann einen klareren Blick auf Taifune ermöglichen.

Ville Kangas, Projektleiter für arktisches Wetter bei der ESA, sagte: „Wir sind sehr stolz auf diese Mission. Wir waren zwar zuversichtlich, dass unser New-Space-Ansatz für die Entwicklung und den Bau des Satelliten erfolgreich sein würde, aber seine Leistung im Orbit hat unsere Erwartungen weit übertroffen.

„Und da es sich nur um einen Demonstrator handelt – einen Vorläufer einer potenziellen Satellitenkonstellation, die einen nahezu kontinuierlichen Datenstrom für sehr kurzfristige Wettervorhersagen in der Arktis und darüber hinaus liefern kann –, könnten wir nicht zufriedener sein.“

Mit einem Gewicht von nur 125 Kilogramm und Abmessungen von 1,0 Meter × 5,3 Meter × 0,9 Meter ist der Arctic Weather Satellite ein kleiner Satellit. Er ist mit einem 19-Kanal-Mikrowellenradiometer mit Querschnittsscan ausgestattet, das unter allen Wetterbedingungen hochauflösende vertikale Profile der atmosphärischen Temperatur und Luftfeuchtigkeit liefert.

Trotz seines Namens sammelt der Arktis-Wettersatellit Messdaten rund um den Globus. Seine Feuchtigkeitsdaten sind jedoch besonders wertvoll für die Wettervorhersage in der Arktis, wo sich die Wasserdampfkonzentrationen schnell ändern können.

Die Auswirkungen der Klimakrise sind in der Arktis stärker zu spüren als in anderen Teilen der Welt. Dennoch bleibt das, was in der Arktis geschieht, nicht auf die Arktis beschränkt, sodass diese Veränderungen das gesamte System Erde beeinflussen. Die Informationen des Arktis-Wettersatelliten und der potenziellen Konstellation namens EPS-Sterna werden auch die Forschung zum Klimawandel unterstützen.

Die vorgeschlagene Konstellation würde aus sechs Satelliten für eine höhere zeitliche Abdeckung bestehen, und jeder Satellit würde dreimal aufgefüllt werden, um sicherzustellen, dass die Daten über Jahre hinweg geliefert werden können.

Es ist vorgesehen, dass die ESA die EPS-Sterna-Konstellation in Zusammenarbeit mit Eumetsat aufbaut, wobei das bewährte Modell anderer europäischer Wettermissionen, nämlich der geostationären Meteosat- und der polarumlaufenden MetOp-Missionen, zum Einsatz kommen soll.

Die geostationären Meteosat-Satelliten, die sich 36.000 Kilometer über dem Äquator befinden, liefern alle 15 Minuten Bilder, haben jedoch keine Sicht auf höhere Breitengrade näher an den Polen, sodass sie für Wettervorhersagen in der Arktis ungeeignet sind. Die MetOp-Satelliten liefern zwar Daten über den Polen, da sie die Erde in einer niedrigeren Umlaufbahn von Pol zu Pol umkreisen, aber es kann bis zu 24 Stunden dauern, bis eine globale Abdeckung erreicht ist. Die EPS-Sterna-Konstellation aus sechs Satelliten würde diese zeitliche Lücke schließen.

Wenn die EPS-Sterna-Konstellation Realität wird, würde sie die MetOp-Missionen der zweiten Generation, das Joint Polar Satellite System und die polarumlaufenden Fengyun-Wettermissionen ergänzen und die Anzahl der Umlaufbahnen von drei auf sechs verdoppeln.

Quelle (Englisch): https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Meteorological_missions/Arctic_Weather_Satellite/ESA_s_Arctic_Weather_Satellite_adds_power_to_forecasts