Gesundheit: Unten wärmer, oben kälter Klimawandel bringt Satelliten aus der Bahn

In den letzten drei Jahrzehnten ist die Durchschnittstemperatur auf der Erde um 0,2 bis 0,4 Grad angestiegen. Doch diese globale Erwärmung ist auf die Oberfläche unseres Planeten beschränkt. Oberhalb einer Höhe von 50 Kilometern kehrt sich der Trend um, dort ist eine Abkühlung zu beobachten.

Dadurch zieht sich die Atmosphäre der Erde zusammen, die ohnehin geringe Dichte der äußeren Lufthülle im erdnahen Weltraum nimmt ab. Dies hat auch Konsequenzen für die Bahnen von Satelliten, wie ein internationales Forscherteam jetzt im Fachblatt „Science“(Band 314, Seite 1253) diskutiert.

„Die anthropogene Emission von Treibhausgasen beeinflusst die Atmosphäre in fast allen Höhen zwischen Erdboden und Weltraum“, schreiben Jan Laštovicka vom Prager Institut für Atmosphärenphysik und seine Kollegen aus Tschechien, Deutschland, Indien und den USA. „Dies beeinflusst nicht nur das Leben auf der Oberfläche, sondern auch die Weltraumtechnologie, von der wir immer stärker abhängen.“

Beim Treibhauseffekt wird die von der Erdoberfläche emittierte Wärmestrahlung insbesondere vom Kohlendioxid in der Atmosphäre absorbiert und wieder emittiert – teilweise zum Erdboden zurück, teilweise nach oben Richtung Weltall. Da die Dichte der Atmosphäre jedoch nach außen stark abfällt, kann das Kohlendioxid mit zunehmender Höhe immer weniger Wärmestrahlung absorbieren.

Dadurch kommt es insgesamt zu einer Abkühlung der Atmosphäre oberhalb von 50 Kilometern. Dieser Effekt wurde bereits 1989 vorhergesagt, konnte aber erst in den letzten Jahren tatsächlich nachgewiesen werden.

Im Bereich zwischen 50 und 100 Kilometern Höhe ist die Temperatur demnach in den letzten 30 Jahren um fünf bis zehn Grad gesunken. In noch größeren Höhen ist die Messung der Temperatur schwierig, doch es gibt Hinweise darauf, dass die Temperatur in 350 Kilometern Höhe sogar um 17 Grad pro Jahrzehnt gefallen ist, schreiben Laštovicka und Kollegen.

Damit hat auch die Dichte der Atmosphäre im erdnahen Weltall abgenommen. Dies beeinflusst wiederum die Bahnen von Satelliten, die durch die dünne Restatmosphäre immer weniger abgebremst werden. Dies ist einerseits ein Vorteil, da Treibstoff zur Anpassung der Umlaufbahnen gespart werden kann. Es hat jedoch auch Nachteile, da beispielsweise Weltraummüll ebenfalls länger in der Umlaufbahn bleibt, bis er in der Erdatmosphäre verglüht.

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