Drei Jahre CryoSat: Das neue Bild vom irdischen Eis

CryoSat-2: ESAs Eis-Mission
8 April 2013

Vor drei Jahren, am 08. April 2010 wurde von der ESA der Eisforschungssatellit CryoSat 2 vom Kosmodrom Baikonur in Kasachstan gestartet. Seitdem liefert er hochgenaue Daten über die Eismassen vor allem im Umfeld der Polgebiete unseres Heimatplaneten. Die Wissenschaftler sind von der Qualität begeistert. Sie können nun erstmals auch das Volumen der Eismassen genauer abschätzen – eine wichtige Aussage für die Klimaforscher. Und sie hoffen, dass der Satellit noch für weitere sieben Jahre erfolgreich arbeitet.

CryoSat 2 gibt den Wissenschaftlern einen tieferen Einblick in die Entwicklung der Eisbedeckung von Arktis, Antarktis, Grönland und Gebirgsgletschern. Die Daten sind vor allem bei den Klimatologen heiß begehrt, denn die Eisveränderungen der Polgebiete haben einen großen Einfluss auf das Erdklima. Je genauer die Informationen in die Klimamodelle einbezogen werden können, umso besser werden die Voraussagen der Klimaentwicklung. Die Massenbilanz der Eisschilde ist aber auch für die Berechnung der globalen Meeresspiegelhöhe wichtig, denn ein Abschmelzen des Eises von Grönland und auf dem Antarktischen Festland bedeutet einen Anstieg des Meeresspiegels, den es genauer zu quantifizieren gilt. So hat ein internationales Team um Forscher des University College London erst kürzlich mit Hilfe von CryoSat-Daten ermittelt, dass das Eis der Arktis seit 2008 etwa 4300 Kubikkilometer in der Herbstzeit und 1500 Kubikkilometer im Winter abgenommen hat. An der Erarbeitung der Studie waren auch Mitarbeiter des Alfred-Wegener-Institutes für Polar- und Meeresforschung Bremerhaven beteiligt (AWI).

SIRAL: Das hochgenaue Radaraltimeter

Abnahme der Eisdicke in der Arktis

Der ESA-Satellit ist der erste, der aufgrund seiner hochgenauen Radarhöhenmessungen außer der Eisdicke auch die Höhe des Meeresspiegels und die Höhe des auf dem Meer schwimmenden Eises über der Meeresoberfläche, die sogenannte Freibordhöhe, genau bestimmen kann. Das Eis ragt nämlich nur zu einem bestimmten Teil aus der Wasseroberfläche heraus. Damit war es für die Forscher bisher sehr schwer, das wirkliche Volumen des Meereseises zu ermitteln. Die hohe Genauigkeit der Radarmessungen ermöglicht nun auch wesentlich bessere Bestimmungen der Meereshöhe in Küstennähe sowie von Binnenseen. Bisherige Satellitenhöhenmesser auf Radarbasis hatten am Boden eine Auflösung von 5 x 5 Kilometern, zu wenig für die Erfassung von Küstenlinien und kleineren Binnengewässern. Demgegenüber wurde die Leistung von SIRAL, dem CryoSat-Höhenmesser mit einer Auflösung von 300 Metern dramatisch verbessert.

CryoSat User Workshop Dresden zeigte: Hoher Aufwand für genaue Daten

Messung der Meeresspiegelhöhe

Bevor die Wissenschaftler die aufbereiteten Datensätze nutzen können, ist ein hoher Aufwand nötig. Nach dem Start von CryoSat 2 erfolgte zunächst eine sechsmonatige Phase der Erprobung und Kalibrierung der Instrumente. Diese Arbeit ist nötig, um die gewonnenen Messdaten später richtig interpretieren zu können. Die Erforschung des Einflusses unterschiedlicher Störparameter geht jedoch auch nach dieser Phase weiter. Das wurde bei einem von der ESA organisierten und im März dieses Jahres abgehaltenen User Workshops am Institut für Planetare Geodäsie der TU Dresden deutlich. Ein Großteil der Beiträge befasste sich mit der Eliminierung von Störeinflüssen aus den Rohdaten. So haben beispielsweise die Schneebedeckung des Eises oder der Wasserdampf in der Atmosphäre Einfluss auf die Messungen.

Abhilfe schaffen die Forscher, indem sie bei Messkampagnen auf der Erde an definierten Stellen in der Arktis oder Antarktis vor Ort die Eisdicke, Schneebedeckung und weitere Daten bestimmen. Gleichzeitig wird der Messort mittels GPS genau markiert. Anschließend werden die Daten mit den Messungen von SIRAL und mit Ergebnissen aus Überfliegungen mit dem Flugzeug verglichen. Die Differenzwerte dienen dann der Kalibrierung des Satelliteninstrumentes. Für CryoSat werden derartige Kampagnen regelmäßig unter der Projektbezeichnung CryoVex durchgeführt. Entscheidenden Anteil haben daran Wissenschaftler des AWI und von der TU Dresden.

CryoSat 2 kann mindestens zehn Jahre arbeiten

Ursprünglich war für den ESA-Eisforschungssatelliten eine operative Lebenszeit von drei Jahren geplant, die nun abläuft. Die Daten, die Auskunft über den Zustand des Satelliten geben, zeigen aber, dass er sehr zuverlässig arbeitet und ausgezeichnete Messergebnisse liefert. Es wurde deshalb ein Verlängerung der Mission bis 2017 beschlossen. Der verantwortliche Programm-Manager der ESA, Tommaso Parinello, ist aber überzeugt, dass der Satellit insgesamt mindestens zehn Jahre arbeiten kann.

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