Das ENSO-Phänomen

Jason-2 / OSTM

Die Ocean Surface Topography Mission (OSTM) auf dem Satelliten Jason-2 ist eine 2008 gestartete internationale Erdbeobachtungsmission, die die Messungen des Meeresspiegels fortsetzt, die 1992 zunächst mit der Mission Topex/Poseidon begonnen und 2001 mit der Mission Jason-1 weitergeführt wurden.

Wie seine zwei Vorgänger setzt OSTM/Jason-2 hochpräzise Ozean-Altimetrie ein, um die Entfernung zwischen dem Satelliten und der Meeresoberfläche bis im Bereich von wenigen Zentimetern zu bestimmen. Diese sehr genauen Beobachtungen der Höhenvariationen des Meeresspiegels - auch als Meerestopographie bezeichnet - liefern Informationen über den globalen Meeresspiegel, die Geschwindigkeit und die Richtung von Meeresströmungen und über die im Ozean gespeicherte Wärme. Der Satellit befindet sich in 1.336 km Höhe auf einem kreisförmigen, nicht-sonnensynchronen Orbit mit einer Inklination von 66° gegenüber dem Erdäquator. Damit vermag er innerhalb von 10 Tagen 95 % des eisfreien Ozeans zu beobachten. Jason-1 war bis Juli 2013 zur selben Zeit auf der gegenüberliegenden Seite der Erde und überflog die gleiche Region, die Jason-2 fünf Tage vorher beobachtet hatte. Die Bodenspur von Jason-1 verlief mittig zwischen denen von Jason-2, welche am Äquator etwa 315 km auseinander liegen. Diese abgestimmte Tandemmission lieferte die doppelte Menge von Messungen der Ozeanoberfläche und macht so auch kleinerskalige Erscheinungen wie Ozeanwirbel sichtbar.

OSTM/Jason-2 soll für die Ozeanaltimetrie den Übergang schaffen vom Einsatz in der Forschung hin zur operationellen Anwendung. Die Verantwortlichkeit wird dann von den Raumfahrtagenturen übergehen zu den Wetterdiensten, die die gewonnenen Daten für kurzfristige, saisonale und langfristige Wettervorhersagen sowie für Klimaprognosen nutzen. Schon heute ist Jason-2 ein Programm in internationaler Partnerschaft mit Organisationen wie EUMETSAT, CNES, NASA und NOAA. Die Fortführung der Messreihen ist auch in der weiteren Zukunft gewährleistet, da Jason-3 im Januar 2016 bei gleichem Organisationsrahmen und vergleichbarer technischer Ausstattung gestartet wurde.

Messung der Topographie der Meeresoberfläche - Schema Die NASA hat gegenwärtig zwei Missionen, welche die Topographie der Meeresoberfläche messen. Es sind Jason-2 (Start 2008) und Jason-3 (Start 2016). Jason-1 (2001-2013) hatte zuvor die mit TOPEX/Poseidon (1992-2006) begonnenen Messungen fortgesetzt. Von Beobachtungspositionen in 1336 Kilometern Höhe über der Erde können die Satelliten die Höhe der Meeresoberfläche direkt unter dem Satelliten mit einer Genauigkeit von etwa 3 Zentimetern messen. Die genaue Bestimmung der Ozeantopographie erfolgt, indem zunächst die genaue Höhe des Raumfahrzeugs über dem Erdmittelpunkt gemessen wird. Der Empfänger des Global Positioning System der NASA und das CNES-Doris-Verfolgungssystem an Bord der Satelliten ermöglichen eine präzise, kontinuierliche Verfolgung der Position des Raumfahrzeugs. Um genaue Schätzungen der Umlaufbahnhöhe des Satelliten zu erhalten, werden die Informationen der Satellitenverfolgung mit genauen Modellen der Kräfte (z.B. Schwerkraft, aerodynamischer Widerstand) kombiniert, die die Bewegung des Satelliten bestimmen. Quelle: NASA

Altimetriedaten haben eine großes Nutzungsspektrum, das von der Grundlagenforschung in der Klimatologie bis zur Schiffsroutenplanung reicht:

• Klimaforschung: Altimetriedaten werden in Computermodelle eingespeist, um Veränderungen der Temperaturverteilung in den Ozeanen, ein Schlüsselelement des Klimasystems, zu verstehen und vorherzusagen
• El Niño und La Niña-Vorhersage: Das Verstehen lernen der Muster und Auswirkungen von Klimaphänomenen wie ENSO hilft mit, die verheerenden Effekte von Überschwemmungen und Dürren vorherzusagen und abzumildern
• Vorhersage von tropischen Wirbelstürmen: Altimeterdaten und Satellitendaten der ozeanischen Winde werden integriert in Atmosphärenmodelle zur verbesserten Aussage über den Verlauf der Hurrikansaison und die Stärke der einzelnen Stürme
• Schiffsroutenplanung: Karten von Strömungen, Wirbeln und Vektorwinden (Wind mit Richtung und Stärke) werden in der Handels- und Freizeitschifffahrt zur Routenoptimierung eingesetzt
• Offshore-Aktivitäten: Kabelleger und Offshore-Ölaktivitäten benötigen eine genaue Kenntnis von den ozeanischen Zirkulationsmustern um die Einflüsse von starken Strömungen zu minimieren
• Meeressäuger-Forschung: Pottwale, Robben und andere marine Säugetiere können im Bereich der nährstoff- und planktonreichen Ozeanwirbel aufgespürt und erforscht werden
• Fischereiwirtschaft: Satellitendaten helfen beim Aufspüren von Ozeanwirbeln, die eine erhöhte Konzentration von Organismen der marinen Nahrungskette mit sich bringen und damit auch Fische und Fischer anlocken
• Erforschung von Korallenriffen: Fernerkundungsdaten werden verwendet zur Überwachung und zur Bewertung von Korallenriff-Ökosystemen, die sensibel auf Veränderungen der Ozeantemperaturen reagieren
• Aufspüren von ozeanischem Müll: Mit Hilfe von Altimetrie können gefährliche Materialien wie treibende und teilweise versunkene Fischnetze, Holzstämme und Schifftrümmer geortet werden.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass die lange Datenreihe mit den Poseidon-Altimetern entscheidend zum Verständnis der Berziehung zwischen Meereszirkulation und globaler Klimaänderung beitragen wird.