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Klima

Satellitengestützte Beobachtung von Klimaveränderungen

Das Klima ist das durchschnittliche Wetter an einem bestimmten Ort über mehrere Jahre betrachtet.

Während sich das Wetter innerhalb weniger Stunden, wie etwa bei Stürmen, Regenfällen usw., ändern kann, sind Klimaveränderungen ein langwieriger Prozess, bei denen sich die Wettergegebenheiten und Durchschnittstemperaturen des Planeten nur nach und nach ändern.

Klimaveränderungen können natürliche Ursachen haben, wie etwa die Sonnenaktivität oder Vulkanausbrüche. Sie können aber auch durch menschengemachte Veränderungen der Zusammensetzung der Atmosphäre bedingt sein.

In den letzten Jahren war der Klimawandel ein häufiges Thema in den Medien und es besteht eine weitgehende Einigkeit unter den Wissenschaftlern dass sich das Weltklima tatsächlich verändert und der Mensch maßgeblich zu diesem Trend beiträgt.

Dieser Konsens wurde kürzlich vom zwischenstaatlichen Ausschuss über Klimaveränderung (IPCC) der WMO/UNEP, auch bekannt als „Weltklimarat“, im September 2013 mit dem Abschluss des Fünften Sachstandsberichts (AR5) der Arbeitsgruppe „Physikalisch-wissenschaftliche Grundlagen“bekräftigt.

In dem Bericht heißt es:

„die Erwärmung des Klimasystems ist nicht mehr von der Hand zu weisen und die seit den 50er-Jahren des 20. Jahrhunderts zu beobachtenden Veränderungen sind beispiellos in den vergangenen Jahrzehnten oder sogar Jahrtausenden. Die Atmosphäre und die Ozeane haben sich erwärmt, die Menge an Schnee und Eis ist gesunken, während sich der Meeresspiegel und die Konzentration an Treibhausgasen erhöht haben.“

Nehmen die Meere und Ozeane die Wärme auf?

Der IPCC erklärt, dass die Meere und Ozeane mehr als 90 % der in den Jahren 1971 bis 2010 in das Klimasystem eingetragenen Energie aufgenommen haben, was zu einer Erwärmung geführt hat. Es ist nahezu sicher, dass sich die oberen Wasserschichten (0−700 m) zwischen 1971 und 2010 erwärmt haben. Für den Zeitraum zwischen den 70er-Jahren des 19. Jahrhunderts und 1971 wird eine Erwärmung für wahrscheinlich gehalten. Auch im 21. Jahrhundert werden sich die Meere und Ozeane weltweit weiter aufheizen. Die Wärme breitet sich von der Oberfläche in die tieferen Wasserschichten aus und wirkt sich so auf die Meereszirkulation aus.

Satellitengestützte Klimaüberwachung

Wie das Klima auf steigende Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre im Zeitverlauf und in den verschiedenen Weltregionen reagiert, macht weiterhin einen wichtigen Teil der Arbeit vieler Wissenschaftler aus. Für ihre Forschungen benötigen sie Satelliten.

Meteosat

Die europäischen Meteosat-Wettersatelliten sammeln seit 1981 Daten für die Klimaüberwachung und haben so im Laufe der Zeit einen der weltweit umfassendsten zusammenhängenden Bestand an Klimadaten zusammentragen.

Die Beobachtungen umfassen Daten zur albedo, also dem Rückstrahlvermögen der Erdoberfläche, zu Wasserdampf, Wolkeneigenschaften, Winden und eingeschränkt auch über Regenfällen.

Im Jahr 2004 begann der erste der Meteosat Second Generation-Satelliten mit der Datensammlung und erweiterte so den Umfang der verfügbaren Klimadaten um die Temperatur der Meeresoberfläche sowie Daten zu Schneedecke, Vegetationsdecke und Feuern.

Metop

Während die Meteosat-Satelliten konstant Daten aus ihrer Position in 36.000 km Höhe über Afrika liefern, umkreisen die europäischen Satelliten Metop-A und -B den Globus in einer Umlaufbahn, die sie ungefähr von Pol zu Pol führt, sodass sie in der Lage sind, Daten weltweit für die Klimaüberwachung zu sammeln.

Beispiele für klimarelevante Daten, die von den Bordinstrumenten von Metop gesammelt werden, sind die Temperatur der Meeresoberfläche, Treibhausgase, wie etwa Ozon oder Methan, Temperatur, Feuchtigkeit, Winde und Meereis.

Jason-2

Der Meeresüberwachungssatellit Jason-2 sammelt Daten über den Meeresspiegel, Winde und signifikante Wellenhöhen.

Die Albedo der Erde im Verlauf von 3 Jahren (oben)
Entwicklung des mittleren Meeresspiegels von Okt. 1992 bis Aug. 2013 (unten)

Durch die Überwachung sogenannter „wesentlicher Klimavariablen“ unterstützen Satelliten die Arbeit des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (UNFCCC), derWMO sowie des Global Climate Observing System (GCOS).

Mehr über die satellitengestützte Überwachung des Klimas erfährt man in diesem Online-Schulungsmodul von MetEd (kostenlose Registrierung erforderlich).

Wie kann man Daten von neuen Satelliten mit Daten von älteren Satelliten vergleichen?

Bevor Satellitendaten für die Erkennung von Klimatrends genutzt werden können, müssen sie neu kalibriert und gegengeprüft werden. Nur so kann die Konsistenz der Daten in Bezug auf die Daten anderer Satelliten bzw. Instrumente im gleichen Zeitrahmen sichergestellt werden.

In vielen Fällen sind Satelliten jedoch mit Instrumenten ausgestattet, die bereits an Bord älterer Satelliten im Einsatz waren, sodass der Vergleich der Daten über die Jahre erleichtert wird. Als Beispiel für ein Instrument, das bereits seit langer Zeit im Einsatz ist, kann das AVHRR dienen, das seit 1979 an Bord von Satelliten Daten sammelt, wie z. B. solche zur globalen Meeresoberflächentemperatur.

Wichtige Fakten

  • Das Klima ist das durchschnittliche Wetter sowie die Durchschnittstemperatur an einem bestimmten Ort über mehrere Jahre betrachtet.
  • Klimaveränderungen können natürliche Ursachen haben oder aber auch durch menschengemachte Veränderungen der Zusammensetzung der Atmosphäre bedingt sein.
  • In der Wissenschaft besteht weitgehend Einigkeit darüber, dass sich das Weltklima verändert und dass der Mensch zum größten Teil hierfür die Verantwortung trägt.
  • Laut Vorhersagen werden sich auch im 21. Jahrhundert die Meere und Ozeane weltweit weiter aufheizen.
  • Satelliten sammeln eine Reihe von Messdaten über das Klima, darunter zu Temperatur, Treibhausgasen, Schnee, Meereis, Vegetationsdecke, Feuchtigkeit und Winden.

Weitere Lektüre (nur in englischer Sprache)

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