\nWie gro\u00dfe Augen aus dem Weltall schauen sie auf die Erde herab und liefern uns weltumspannende Messdaten. Wettersatelliten sind aus der modernen Wettervorhersage kaum mehr weg zu denken.<\/p>\n
Vor \u00fcber 50 Jahren hatten es die Meteorologen mit der Erstellung ihrer Wetterprognosen wirklich nicht leicht. F\u00fcr jede Vorhersage mussten die daf\u00fcr n\u00f6tigen physikalischen Felder wie Luftdruck, Temperatur und Feuchte m\u00fchselig aus sp\u00e4rlich vorhandenen Beobachtungsdaten interpoliert werden. Diese Daten stammten meist von ungleichm\u00e4\u00dfig verteilten Wetterstationen an Land. Informationen aus h\u00f6heren Schichten der Atmosph\u00e4re bekam man nur von einigen wenigen Messungen, die mittels Wetterballons gemacht wurden. \u00dcber den Meeren, die immerhin 71 % unserer Erdoberfl\u00e4che bedecken, erhielt man abgesehen von ein paar sporadischen Schiffsmeldungen so gut wie \u00fcberhaupt keine Daten.<\/p>\n
Heutzutage haben es die Meteorologen bei ihren Vorhersagen schon deutlich leichter. Numerische Wettermodelle, die auf Supercomputern gerechnet werden, l\u00f6sen die physikalischen Gleichungen und berechnen unser Wetter f\u00fcr mehrere Tage in die Zukunft. Sie bilden somit die Basis der modernen Wettervorhersage. F\u00fcr diese Berechnungen ist es allerdings unerl\u00e4sslich, den 3-dimensionalen Anfangszustand der Atmosph\u00e4re so genau wie m\u00f6glich zu erfassen. Da man aber heute \u00fcber den Meeren ebenfalls nur einige Messungen von Bojen, Bohrplattformen und Schiffen zur Verf\u00fcgung hat, sind Wettersatelliten aus der modernen Wettervorhersage nicht mehr weg zu denken. Wie gro\u00dfe Augen aus dem Weltall schauen sie auf die Erde herab und liefern uns weltumspannende Messdaten.<\/p>\n
Die Geschichte der Satellitenmeteorologie begann am 1. April 1960 mit dem amerikanischen Satelliten TIROS 1. Er war der erste Satellit, der ausger\u00fcstet mit einer Kamera Bilder von Wolkenfeldern aus dem All zur Erde sendete. Heute umspannt ein ganzes Netz von Wettersatelliten den Erdorbit.<\/p>\n
Man unterscheidet zwischen geostation\u00e4ren und polar umlaufenden Wettersatelliten. Die geostation\u00e4ren Satelliten, wie zum Beispiel der europ\u00e4ische METEOSAT-10, befinden sich in einer H\u00f6he von 35786 km \u00fcber dem \u00c4quator. Von der Erde aus betrachtet steht er immer an einem festen Punkt, da seine Umlaufzeit der Rotationsdauer der Erde entspricht. Die geostation\u00e4ren Satelliten liefern alle 5 Minuten ein Bild mit einer Aufl\u00f6sung von etwa 1 km. Die Aufl\u00f6sung nimmt jedoch an den Bildr\u00e4ndern und in Richtung der Pole ab. Die polar umlaufenden Satelliten wie zum Beispiel die europ\u00e4ischen MetOp-Satelliten oder die amerikanischen NOAA-Satelliten liefern auch genau Daten von den Polen. Diese tasten die Erde beim Flug von Pol zu Pol in einer H\u00f6he von etwa 800 km ab. Jedoch ben\u00f6tigen sie f\u00fcr einen Umlauf 101 Minuten. Die Erdoberfl\u00e4che wird dabei in 12 Stunden einmal komplett abgetastet.<\/p>\n
Wettersatelliten messen die von der Erde reflektierte oder ausgesendete Strahlung mit abbildenden Spektroradiometern. Doch wird nicht nur Strahlung im sichtbaren Bereich des Spektrums (reflektiertes Sonnenlicht) gemessen, sondern auch die unsichtbare Infrarot-(W\u00e4rme)strahlung. Da die Erde auch nachts W\u00e4rmestrahlung im Infrarotbereich aussendet, kann man somit auch nachts Satellitenbilder empfangen. Kombiniert man mehrere Messbereiche des Spektrums sowohl im infraroten wie auch im sichtbaren Bereich, so kann man daraus verschiedene physikalische Eigenschaften der Atmosph\u00e4re ableiten. Zum Beispiel erh\u00e4lt man f\u00fcr jeden Bildpunkt Informationen \u00fcber die Verteilung des Wasserdampfs, physikalische Eigenschaften von Wolken und sogar Vertikalprofile der Temperatur. Des Weiteren erfassen sie zum Beispiel mit einem Radarsystem die Struktur der Meeresoberfl\u00e4che um daraus Windrichtung und -geschwindigkeit zu ermitteln. Der Satellit CALIPSO sendet einen Laserstrahl in die Atmosph\u00e4re und sammelt aus der R\u00fcckstreuung an Staub, Molek\u00fclen und Wolken Daten zur Erforschung der Einfl\u00fcsse von Wolken und Staubpartikeln auf das Wetter. Damit liefern Wettersatelliten nicht nur Daten f\u00fcr die Eingabefelder f\u00fcr Wettermodelle, sondern auch wertvolle Informationen zur Analyse der aktuellen Wetterlage und aktuelle Daten f\u00fcr die Atmosph\u00e4renforschung. Zuk\u00fcnftige Wettersatelliten wie Meteosat Third Generation (MTG), die die zweite Generation abl\u00f6sen sollen, werden mit neuen Instrumenten Daten in h\u00f6herer Qualit\u00e4t sammeln.<\/p>\n
Dipl.-Met. Christian Herold<\/p>\n
Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 27.02.2017<\/p>\n
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