Cryosat-2 und Copernicus-Satelliten: Erkenntnisse für den Klimaschutz

Die europäischen Copernicus-Sentinel-Satelliten und CryoSat-2 liefern riesige Datenmengen, um die vom Menschen verursachte globale Erwärmung besser bekämpfen zu können.

Die Antarktis ist der südlichste Kontinent der Erde und stellt eine imposante von Ozeanen umgebene Eiswüste dar. Die bis zu 3.000 Meter hohen Gebirgsketten mit ihren Gletschern reichen bis unter Meeresniveau. In diesem riesigen Gebiet leben die majestätischen Königs- und Kaiserpinguine, Robben und Seeleoparden, wandernde Albatrosse und blauäugige Kormorane. Blauwale sind regelmäßige Besucher der Antarktis, jedoch gibt es keine Landsäugetiere – mit Ausnahme der Wissenschaftler, die das schnelle Schmelzen der Eisberge untersuchen. „Es ist der wunderbarste Ort der Welt“, sagt Anna Hogg.

Anna Hogg verfügt über umfassende Erfahrung in der Verbundforschung, da sie mehr als zehn von der ESA finanzierte internationale Projekte geleitet hat. Außerdem ist sie Kodirektorin des SENSE Centre for Doctoral Training (CDT). Photo: Courtesy of Anna Hogg. 

Anna Hogg, Professorin an der School of Earth and Environment der Universität Leeds im Institute for Atmospheric and Climate Science (ICAS), hat die Antarktis und Grönland seit ihrer ersten wissenschaftlichen Expedition im Jahr 2013 fast ein Dutzend Mal besucht. Ihr bleiben unvergessliche Momente in Erinnerung wie der Blick auf einen mit „Sonnenhalos“ besetzten Horizont, wobei es sich um spektakuläre Lichtringe handelt, die sich um die Sonne bilden.

Doch seit einiger Zeit trübt die Sorge Professor Hoggs Blickfeld. „Jedes Jahr fließt das Wasser kilometerweise dünner werdendes Eis in den Ozean – ein Trend, der sich beschleunigt. Auf Gletschern wie Pine Island in der Westantarktis hat die Geschwindigkeit des Eisflusses seit den 1990er Jahren um mehr als 50 Prozent zugenommen. Es ist unglaublich. Die Menschen mögen die Antarktis als einen sehr abgelegenen Ort betrachten, aber sie verändert sich rasant, und die schmelzenden Blöcke dieses großen Eisschildes tragen zum weltweiten Anstieg des Meeresspiegels bei."

Professor Hogg hat an mehreren wissenschaftlichen Expeditionen in die Antarktis teilgenommen. „Es ist das Zusammentreffen von eindrucksvoller Landschaft und Natur, was diese Region so einzigartig macht.“ Photo: Courtesy of Anna Hogg. 

Aufzeichnung der schnellen Gletscherschmelze und der Abnahme der Eisdicke in der Antarktis

„Europa verfügt über die bei weitem beste und vielfältigste Palette von Erdbeobachtungssatelliten in der Umlaufbahn“, betont Professor Hogg. Ihr Team kombiniert die Informationen der Sentinel-Satelliten der Copernicus-Konstellation (siehe Infografik), für die Airbus Defence and Space einer der wichtigsten Zulieferer ist, mit den Daten zur Eisdicke des Satelliten CryoSat-2, der ebenfalls von Airbus für die Europäische Weltraumorganisation (ESA) entwickelt wurde. „Die Geschwindigkeit der Veränderungen ist ebenso unfassbar. Beispielsweise nimmt die Eisdicke auf dem Smith-Gletscher um 9 Meter pro Jahr ab, was der Höhe eines dreistöckigen Gebäudes entspricht.“  

Satelliten wie CryoSat-2 und die Sentinels haben zu einem großen Fortschritt bei der detaillierten Untersuchung des Klimawandels beigetragen. An der Universität Leeds werden Hochleistungscomputer eingesetzt, um Hunderte von Terabyte an Daten aus dem von der ESA verwalteten Cloud-Archiv herunterzuladen. Die zunehmende Automatisierung dieser Prozesse ermöglicht es einem großen Kooperationsnetz von Forschungszentren in Europa und dem Vereinigten Königreich, den Zustand der Pole „nahezu in Echtzeit“ zu überwachen. Wir können jetzt wöchentlich auf mehr Daten und Messungen zugreifen, was uns eine völlig neue Untersuchung des Prozesses und seines Zeitrahmens ermöglicht. Wir haben ein globales Bild von der Entwicklung der Eisschilde, das wir vorher nicht hatten. Das ist eine sehr aufregende Sache für einen Wissenschaftler."

Die Copernicus-Sentinel-Klimasatelliten 2C, 2D und 6B sind nun fertiggestellt und werden in speziellen Zelten am deutschen Airbus-Standort Friedrichshafen sicher gelagert. Sie werden jedes Jahr getestet und warten auf ihren Einsatz in der Erdumlaufbahn, sobald ihre Sentinel-Schwesternsatelliten das Lebensende erreicht haben.

Ständige Überwachung des Zustands der Erde mit Copernicus

Hinter den Studien der weltweiten wissenschaftlichen Gemeinschaft steht eine Raumfahrtindustrie mit Menschen wie Raphael Caille, der als Testingenieur für CryoSat-2 begann und jetzt Programmmanager für Sentinel-6 ist. Dieser 2020 gestartete Satellit soll die Überwachung der Ozeane und die Messung des Meeresspiegels verbessern und damit die Beobachtung der Polarregionen ergänzen, auf die sich Anna Hogg konzentriert. „Es macht uns natürlich stolz zu sehen, dass unsere Arbeit dazu beiträgt, den Wissenschaftlern zu helfen, unseren Planeten und die Auswirkungen von allgegenwärtigen Themen wie der globalen Erwärmung besser zu verstehen“, sagt Caille.

Cailles Kollege bei Airbus, Gunn Schweickert, ist Programmmanager für die 2015 bzw. 2017 gestarteten Satelliten Sentinel-2A und -2B. Diese identischen Satelliten liefern Bilder für eine Vielzahl von Anwendungen, von der Ernährungssicherheit über den Umweltschutz bis hin zur Unterstützung der humanitären Hilfe. Zu den Diensten gehören die Überwachung von Ernten, die Landnutzungs- und Stadtplanung, die Überwachung von Wäldern, Wasserdienstleistungen, die Überwachung der Bodenerosion, die Beobachtung der schrumpfenden Eiskappen und die Bereitstellung von Bildern bei Naturkatastrophen wie Überschwemmungen oder Waldbränden. „Die hervorragende spektrale Auflösung der Instrumente ermöglicht es beispielsweise Landwirten, die richtige Verteilung von Dünger und Wasser auf ihren Feldern zu planen“, sagt Schweickert. 

Raphael Caille und Gunn Schweickert  

Mit Sentinel-2 kann jeder Ort auf der Erde alle fünf Tage aus dem gleichen Blickwinkel neu aufgenommen werden. „Wir haben eine extreme Wiederholbarkeit der Daten. Es ist enorm wichtig, dass wir die gesamte Erde kontinuierlich überwachen, um beispielsweise die Geschwindigkeit der Wüstenbildung, den Verlust von Wäldern und die Wassernutzung auf der Welt zu erfassen. Wir schauen nicht nur auf Europa. Es geht um den ganzen Planeten. Mit dem Copernicus-Programm und seinen Sentinel-Satelliten, die Erdbeobachtungsdaten für jedermann liefern, trägt die Europäische Union dazu bei, die Welt zu einem besseren Ort zu machen“, unterstreicht Schweickert.

Das Copernicus-Programm umfasst Satelliten für „In-situ“-Messungen und daraus abgeleitete „Dienste“ zu sechs spezifischen Themen: Ozeane, Atmosphäre, Klimawandel, Land, Sicherheit und Management von Ausnahmesituationen.

Ziel: Begrenzung der globalen Erwärmung auf 1,5°C

Das Ziel des Pariser Abkommens von 2015, die globale Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen, könnte in weite Ferne rücken. Einige der Auswirkungen, wie z. B. der Anstieg des globalen Meeresspiegels, könnten nach den jüngsten Einschätzungen des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) der Vereinten Nationen „für Jahrhunderte oder Jahrtausende unumkehrbar“ sein.  

Trotz alledem ist Professor Hogg zuversichtlich, dass die Gesellschaft in der Lage ist, den Trend zu bremsen. „Wissenschaftliche Erkenntnisse und die genauere Überwachung der Treibhausgasemissionen, des schmelzenden Eises oder der Veränderungen der Meerestemperatur haben in den letzten zehn Jahren zu einem Umdenken bei Politikern und in der Öffentlichkeit geführt. Heute verfügen wir über eine hervorragende detaillierte Beweisgrundlage, die zum großen Teil auf Satellitendaten basiert und die wir nutzen können, um fundierte politische Entscheidungen zu treffen.

„Ich bin Wissenschaftler geworden, um herauszufinden, wie die Welt funktioniert“, sagt Professor Hogg abschließend. „Nun, die Beobachtung der Erde hat gezeigt, wie sich unser Planet entwickelt. Die Beweise legen nahe, dass sich unsere Lebensweise wahrscheinlich ändern muss. Die Frage ist nicht mehr, ob der Klimawandel stattfindet, sondern was wir dagegen tun werden.“