Science
17.08.2018

ZAMG erwartet bessere Prognosen dank neuem Wind-Satelliten

Aeolus Liefert eine detaillierte vertikale Analyse von Windrichtung und Windstärke.

Der europäische Wind-Satellit Aeolus soll am 21. August vom Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana starten. Ziel der Mission der Europäischen Weltraumagentur ESA, zu der auch österreichische Unternehmen beigetragen haben, ist die Messung von Winden rund um den Erdball mit Hilfe neuer Lasertechnologie. Das soll Wettervorhersagen viel genauer machen, auch die ZAMG wird die Daten nutzen.

Mittels Wetterballonen, Bojen, Schiffen, Flugzeugen und Satelliten werden schon jetzt zahlreiche Daten über Winde erfasst. Doch auf der Südhalbkugel, über den Ozeanen, den Tropen und oberhalb von zehn Kilometern Höhe ist die Datenlage dünn. Aeolus soll erstmals die Windgeschwindigkeit rund um den Globus aus 30 Kilometern Höhe bis zum Boden, auch über dichten Wolken messen. Ein Schwerpunkt liegt dabei in der detaillierten vertikalen Analyse von Windrichtung und -stärke, heißt es seitens der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) in Wien.

ZAMG bereitet sich vor

Die Wissenschafter der ZAMG bereiten sich auf die Nutzung der Satelliten-Daten für Forschungszwecke und den Einsatz in Prognosemodellen vor. Die Daten würden u.a. in die Computermodelle zur Wettervorhersage eingehen und die Qualität der Prognosen weiter steigern, hieß es gegenüber der APA.

Anne Grete Straume, Missionswissenschafterin von Aeolus bei der ESA, erwartet, dass die Messungen des Satelliten die Modelle der Winddynamik der Erdatmosphäre deutlich voranbringen. Voraussichtlich innerhalb des ersten Jahres nach dem Start von Aeolus werden europäische Wetterdienste die Daten in ihren Vorhersage-Modellen berücksichtigen können, wie Straume sagte. Die Fachwelt erwarte, dass vor allem die Fünf-bis-Sieben-Tage-Vorhersage damit "signifikant besser" werde.

15 Jahre Vorbereitungen

Rund 15 Jahre hat die Vorbereitung der "technisch höchst komplizierten und anspruchsvollen wissenschaftlichen Mission" gedauert, hieß es bei der ESA über Aeolus. Der mehr als 300 Millionen Euro teure Satellit sei "extrem fragil". Die Technik sei hoch kompliziert und sehr empfindlich.

Das Instrument "Aladin" (Atmospheric Laser Doppler Lidar Instrument) bestehe im wesentlichen aus einem Laser, einem Spiegelteleskop und einem Set aus Lichtdetektoren. Der Laser sendet kurze Lichtpulse im nahen UV-Bereich aus, die von Luftmolekülen, Staubpartikeln und Wassertröpfchen gestreut werden. Aus dem reflektierten Licht lässt sich auf die Feuchtigkeitsverteilung, Strömungs- und Windverhältnisse in der Atmosphäre in unterschiedlichen Höhen rückschließen. Mit diesen Daten lassen sich präzise Windgeschwindigkeitsprofile erstellen - mit einer Genauigkeit von bis zu einem Meter pro Sekunde.

Genaue Messungen

Aeolus wird aber auch sehr genau die vertikale Verteilung von Wolken und Aerosolen messen, also von winzigen Schwebeteilchen in der Luft wie Staub, Pollen oder Rußpartikel. Selbst in sehr kleinen Konzentrationen können diese einen großen Einfluss auf Luftqualität, Wetter- und Klimaprozesse haben.

An der ZAMG werden die Daten des Satelliten auch für chemische Vorhersagemodelle verwendet, um die Ausbreitung von Schadstoffen in der Atmosphäre zu berechnen. "Mit Aelous erhalten wir flächendeckend sehr genaue Daten über die vertikale Verteilung von Aerosolen", erklärt Barbara Scherllin-Pirscher von der ZAMG. Bisher hätten die meisten Satelliten nur die Gesamtzahl der Aerosole in einer bestimmten Luftsäule messen können, aber nicht wie hoch die Konzentration in den unterschiedlichen Höhen ist. Mithilfe der Aeolus-Daten hoffen die Wissenschafter, die weitere Ausbreitung von Schadstoffen besser berechnen zu können.

Österreichische Firma

Die österreichische Weltraumfirma Ruag Space hat die Schnittstellenelektronik für den Zentralcomputer des Satelliten entwickelt und gebaut. Zudem liefert sie die Thermalisolation für den Satelliten. Von Siemens Convergence Creators kam eine Reihe von Testgeräten für den Satelliten.

Dieser wird die Erde in einer Höhe von nur 320 Kilometern umkreisen. Weil der Luftwiderstand die Sonde in dieser Höhe bremst, sind permanente Korrekturen der Flugbahn notwendig, was die Lebenszeit von Aeolus begrenzt. Sobald der Treibstoff aufgebraucht ist, wird der Satellit voraussichtlich nach vier Jahren in der Erdatmosphäre verglühen.