Fernerkundung: Wünschelrute im All

Die Computerprogramme, mit denen Meteorologen Wetterprognosen und Klimamodelle erstellen, haben nach wie vor Schwächen. Das liegt unter anderem daran, dass das Wechselspiel zwischen Niederschlag und Verdunstung bisher nur grob erfasst wird. Wie die Wasserbilanz in einzelnen Regionen aussieht, das soll der europäische Satellit „Smos“ (Soil Moisture and Ocean Salinity) herausfinden. Nach gegenwärtiger Planung wird er am Montagmorgen um 2.50 Uhr an Bord einer Trägerrakete vom russischen Raumfahrtbahnhof Plessezk starten.

„An der Oberfläche der Ozeane verdunsten gigantische Mengen an Wasser“, sagt Detlef Stammer, Ozeanograf an der Universität Hamburg und Mitglied des wissenschaftlichen Beirats der Smos-Mission. Viele Wolken regnen bereits über dem Meer ab und erreichen das Festland gar nicht. „Über die genaue Niederschlagsmenge auf dem offenen Meer wissen wir aber nur wenig“, sagt er.

Das Problem soll Smos lösen. Der gut 600 Kilogramm schwere Satellit kann zwar Niederschläge nicht direkt messen, aber den Salzgehalt des Oberflächenwassers. „Wenn Süßwasser in den Ozean kommt, etwa durch Niederschlag oder schmelzendes Eis, sinkt der Salzgehalt“, erläutert Stammer. So können die Smos-Daten zusätzliche Orientierungspunkte für die Wetter- und Klimamodelle liefern.

Die Messmethode des Satelliten basiert auf dem Prinzip, dass jedes Objekt aufgrund seiner Temperatur und elektrischen Eigenschaften eine bestimmte elektromagnetische Strahlung besitzt. „Emissivität“ sagen Experten dazu. Beim Ozean zum Beispiel hängt dieser Wert aber auch vom Salzgehalt ab. Besonders deutlich ist dieser Einfluss bei Mikrowellen erkennbar. Smos registriert deshalb die Mikrowellenstrahlung zwischen 1400 und 1427 Megahertz, die von der Erde ins All geworfen wird.

Wenn die Messgeräte kalibriert sind, soll der Satellit Unterschiede im Salzgehalt von lediglich 0,1 Promille erkennen. Das sind 0,1 Gramm Salz pro Liter Wasser. Allerdings beziehen sich die Messungen auf ein ziemlich großes Areal von etwa 100 mal 100 Kilometern.

Aus dem Mikrowellenspektrum, das die 69 Antennen von Smos messen, lässt sich aber auch auf die Bodenfeuchte der Festlandsgebiete schließen. Dort kann der Satellit sogar Daten von relativ kleinen Messparzellen in der Größe von 35 mal 35 Kilometern gewinnen.

„Bisher gibt es kaum flächendeckende Feuchtemessungen im Boden“, sagt Stammer. Aber die Daten sind wichtig für Wetter- und Klimaforscher, wenn sie berechnen wollen, welchen Einfluss etwa steigende Temperaturen haben. „Wenn der Untergrund feucht ist, erwärmt er sich nicht so schnell“, sagt Stammer. Denn die enthaltene Flüssigkeit muss erst verdunsten, dafür wird viel Wärme benötigt. Ist das Land hingegen ausgetrocknet, heizt es sich rasch auf. „Die Hitzewelle 2003 zum Beispiel war auch deshalb so schlimm, weil es zuvor bereits eine große Trockenheit gab“, sagt Stammer.

Mit der Smos-Mission wollen die Forscher nun bis voraussichtlich 2012 weltweit Daten zum Süßwasserkreislauf sammeln. Die Gesamtkosten der Mission betragen 315 Millionen Euro, wobei die europäische Raumfahrtorganisation Esa 210 Millionen Euro trägt und den Rest Spanien übernimmt.