MSG : EUROPAS NEUE WÄCHTER IM ALL

9 Juli 2002

ESA Info 4-2002. "Große Teile Europas stehen diese Woche wieder unter dem Einfluß extremer Wetterbedingungen mit Kälte und Regen auf den britischen Inseln, Schneefall in den Höhenlagen Frankreichs und brütender Hitze in Teilen Bulgariens, der Türkei und Griechenlands. Das bizarre Wetter folgt auf eine Woche, in der Südosteuropa von einer Hitzewelle heimgesucht wurde, die mindestens 38 Todesopfer forderte, bis starke Winde am 7. Juli endlich Abkühlung brachten." CNN, 13. Juli 2000.

Dieser Wetterbericht von CNN mit dem Titel "Wieder extreme Wetterlage über Europa" ist nur ein Beispiel für die außergewöhnlichen atmosphärischen Bedingungen, unter denen unser Kontinent in den letzten Jahren zu leiden hatte. Obwohl das Klima Westeuropas im allgemeinen durchaus milde und vorhersehbar ist, scheint die Zahl der wetterbedingten Katastrophen zu steigen.

Weitere Beispiele gravierender Unwetter in den letzten 15 Jahren sind ein Orkan in Südengland, Überschwemmungen in den Niederlanden, Frankreich, Norditalien, Deutschland und England, ein heftiger Sturm, der Bäume in weiten Gebieten Frankreichs flachlegte, sowie schwere Niederschläge und Erdrutsche in Italien und der Schweiz.

Glücklicherweise sind wir dank der modernen Satellitentechnik nicht mehr darauf angewiesen, rote Sonnenuntergänge und Wolkenformationen zu begutachten, um Hinweise auf das Wetter von morgen zu bekommen. Eine internationale Armada von Wettersatelliten beobachtet heute die Erde und versorgt meteorologische Organisationen rund um den Globus mit einer wahren Flut von Daten.

Die neuesten und modernsten dieser "Augen am Himmel" sind die Satelliten der zweiten Meteosat-Generation, die von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) im letzten Jahrzehnt entwickelt worden sind. Der Start der ersten Flugeinheit dieser verbesserten Wetterwächter ist im August dieses Jahres geplant.

Unser wechselhaftes Wetter

Obwohl es den Anschein hat, als würde unser Wetter mit dem Ansteigen der Durchschnittstemperatur unseres Planeten immer unvorhersehbarer, sind extreme Unwetter immer noch recht selten - der Orkan in England im Oktober 1987 wurde als "schlimmster Sturm in zweihundert Jahren" bezeichnet.

Dennoch können unrichtige Wettervorhersagen gravierende gesellschaftliche und wirtschaftliche Folgen haben. Die Launen von Mutter Natur bewirken nicht nur Baum- und andere Sachschäden, sondern rufen auch schwere Störungen hervor, gefährden Menschenleben und ruinieren die lokale Wirtschaft.

Im November 1998 berichteten das Worldwatch Institute und die Münchner Rück - die größte Rückversicherungsgesellschaft der Welt -, daß die in den ersten elf Monaten des laufenden Jahres durch Stürme, Hochwasser, Dürre und Brände weltweit verursachten Schäden die unglaubliche Summe von 89 Milliarden US-Dollar erreichten und damit den früheren Rekord von 60 Milliarden US-Dollar im Jahr 1996 um nahezu 50 % übertrafen. Abgesehen von den Sachschäden verloren schätzungsweise 32 000 Menschen bei Unwettern das Leben und 300 Millionen wurden obdachlos - was fast der Gesamtbevölkerung der Europäischen Union entspricht.

Angesichts dieser Zahlen stellt sich die Frage: Was kann getan werden? Stürme und Dürren können nicht verhindert werden - sie lassen sich aber vorhersagen, und hier kommt die moderne Technik zum Tragen. Mit Hilfe äußerst empfindlicher Instrumente an Bord von Satelliten wie MSG können die Meteorologen ständig verfolgen, welche Veränderungen in der turbulenten Atmosphäre eintreten.

Im Falle Europas wird das Wettergeschehen überwiegend durch vom Atlantik kommende Tiefs, d.h. Niederdrucksysteme, die der Jet Stream und die herrschenden westlichen Winde vor sich herschieben, bestimmt.

Da Schiffe und Wetterbaken verhältnismäßig wenig Informationen über die atmosphärischen Bedingungen westlich Europas liefern, nehmen die Meteorologen in zunehmendem Maße Satelliten als verläßliche Quelle rasch verfügbarer Bilder und Daten in Anspruch, die den Unterschied zwischen richtigen und unrichtigen Wettervorhersagen ausmachen können.

Als Nachfolger der an sich schon sehr erfolgreichen Meteosat-Baureihe werden die Satelliten der neuen Generation ihre Aufgabe, die Atmosphäre über dem Atlantischen Ozean, Europa und Afrika zu überwachen, noch wirksamer wahrnehmen können.

Dank seiner ausgefeilten Technik wird MSG-1 nicht nur bedeutende Fortschritte bei der Verfolgung des wechselnden Wettergeschehens über dieser riesigen Zone ermöglichen, sondern auch die Sturmwarnung und die langfristigen Vorhersagen verbessern und gleichzeitig einen maßgeblichen Beitrag zur weltweiten Klimaforschung leisten.

Europas Sturmspäher

Obwohl dem Mann auf der Straße sein Name nicht vertraut sein mag, ist Meteosat seit einem Vierteljahrhundert fester Bestandteil des Alltags in Europa. Über 300 Millionen Menschen quer über den Kontinent bekommen die von Europas Wächtern im All aufgenommenen farbenprächtigen Bilder in der täglichen Wettervorhersage im Fernsehen zu Gesicht.

Diese Wetterbilder und -daten werden durch das Meteosat-System seit dem Start des ersten europäischen Wettersatelliten im Jahr 1977 bereitgestellt. In den vergangenen zwei Jahrzehnten wurden insgesamt sieben Meteosat-Flugeinheiten ins All befördert, die nacheinander eine praktisch ununterbrochene Versorgung der nationalen Wetterdienste in Europa und Afrika mit Bildern und anderen Informationen gewährleisteten.

Die ersten drei Meteosat wurden voll von der ESA finanziert und entwickelt, die auch heute noch für die Entwicklung von Wettersatelliten verantwortlich ist, ihren Routinebetrieb aber am 1. Dezember 1995 der Europäischen Organisation für die Nutzung von meteorologischen Satelliten (EUMETSAT) übergeben hat.

Meteosat kommt aber nicht nur den Europäern zugute. Seine Daten werden genutzt, um die Wettervorhersagen für den Mittleren Osten und den gesamten afrikanischen Kontinent zu verbessern; auch leisten die Meteosat-Satelliten einen entscheidenden Beitrag zu dem weltumspannenden Netz von Wetterwächtern, die den Globus ständig aus der geostationären Bahn überwachen, wo sie über demselben Punkt am Äquator stillzustehen scheinen.

Anfang der 90er Jahre wurde jedoch klar, daß eine verbesserte Ausführung der Meteosat-Satelliten benötigt wurde, um mit der technischen Entwicklung Schritt zu halten und dem Bedarf für genauere langfristige Vorhersagen gerecht zu werden. Deshalb kamen 17 europäische Länder überein, beim Bau und Betrieb der zweiten Meteosat-Generation (MSG) zusammenzuarbeiten: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Italien, die Niederlande, Norwegen, Österreich, Portugal, Schweden, Schweiz, Spanien, die Türkei und das Vereinigte Königreich.

Die neue Generation

Drei MSG-Satelliten sind gegenwärtig geplant. Sie werden von einem europäischen Industriekonsortium, dem die französische Firma Alcatel Space Industries vorsteht, unter der Aufsicht der Europäischen Weltraumorganisation gebaut. Die Ingenieure und Wissenschaftler der ESA begannen 1984 mit der Planung des neuen Satelliten und leiteten 1990 die Entwicklung der fortschrittlichen Technologien für den Satelliten und seine Bordinstrumente ein - im Einklang mit der allgemeinen Aufgabe der ESA, die Bedürfnisse der Kunden zu verstehen und diese Erwartungen in neue Technologie umzusetzen. Darüber hinaus hat die ESA den Bau des ersten Satelliten übernommen und MSG-1 in Höhe von zwei Dritteln der anfänglichen Entwicklungskosten von insgesamt 378 Millionen Euro finanziert.

Gestützt auf die damit erworbene wissenschaftliche Erfahrung und Managementkompetenz wird die ESA als Beschaffungsbeauftragter für die Satelliten MSG-2 und MSG-3 fungieren. "Gegenwärtig wird über die Beschaffung eines vierten Satelliten verhandelt, um mindestens zwölf Jahre lang einen ununterbrochenen Betrieb zu gewährleisten", so Gerd Dieterle, der MSG-Projektleiter im Europäischen Weltraumforschungs- und Technologiezentrum (ESTEC) in den Niederlanden. "Für die Meteorologen ist dies unverzichtbar."

Da sowohl die Wissenschaftler als auch Versicherungsgesellschaften und andere kommerzielle Nutzer häufigere und umfassendere Daten aus dem Weltraum benötigen, werden die neuen Satelliten viele konstruktive Verbesserungen aufweisen.

Wie die gegenwärtige Generation werden die zylindrischen MSG-Satelliten drallstabilisiert, mit rund 2000 kg aber fast dreimal schwerer als ihre Vorgänger sein. Die Nutzlast von MSG-1 wird drei Instrumente umfassen: zwei Radiometer, die das an der Erdoberfläche reflektierte Licht in verschiedenen Wellenlängen messen, sowie ein Such- und Rettungs-Transponder.

Das wichtigste Bordinstrument ist das Verbesserte Abtast-Aufnahmegerät für den sichtbaren und Infrarotbereich (SEVIRI), eine Weiterentwicklung des früheren Meteosat-Radiometers. Während das frühere Instrument die an der Erdoberfläche und Atmosphäre rückgestreute Strahlung nur in drei Spektralbereichen - sichtbares Licht, thermisches Infrarot (Wärme) und Wasserdampf - messen konnte, kann SEVIRI sie bei zwölf verschiedenen Wellenlängen aufzeichnen. Damit können in die numerischen Wettervorhersagemodelle Meßdaten eines sehr viel breiteren Wellenlängenspektrums eingegeben werden.

"In den letzten Jahren hat sich die Genauigkeit der mittelfristigen Vorhersagen eindeutig verbessert, und wir erwarten, daß sie sich mit den neuen MSG-Produkten noch weit mehr verbessern läßt", meint Dr. Tony Hollingsworth, Forschungsleiter im Europäischen Zentrum für Mittelfristige Wettervorhersage im Vereinigten Königreich.

Acht der zwölf Kanäle liegen im thermischen Infrarot und geben Auskunft über die Temperaturen an Wolken-, Land- und Meeresoberflächen. Die Verwendung von Kanälen, in denen Ozon, Wasserdampf und Kohlendioxid absorbiert werden, soll es den Meteorologen außerdem ermöglichen, die Eigenschaften unterschiedlicher Luftmassen zu bestimmen, so daß ein dreidimensionales Modell der Atmosphäre aufgebaut werden kann.

Zusätzlich zu seiner Multispektral-Kapazität kann das Instrument SEVIRI im sichtbaren Licht Details mit einem Durchmesser von nur 1 km sichtbar machen, gegenüber 2,5 km bei den Instrumenten der ersten Generation. Zudem wird es doppelt so viele Bilder wie das jetzige Meteosat-Radiometer liefern - eines alle 15 Minuten statt alle halbe Stunde.

Dank dieser Fortschritte dürften sich Sturmwolken und Nebelbänke genauer orten und die Entstehung von Gewittern, herannahende Sturmfronten und andere gefährliche Wetterentwicklungen rascher und zuverlässiger vorhersagen lassen.

Einer der wichtigsten Fortschritte wird dem Ozonkanal auf SEVIRI zu verdanken sein, dem ersten, der auf einem geostationären europäischen Satelliten zur Verfügung steht. Infolge der Ausdünnung der Ozonschicht gelangt schädliches Ultraviolett-Licht zur Erdoberfläche, was die Hautkrebsgefahr erhöht.

"Der neue Kanal ermöglicht uns eine Abschätzung des Ozongehalts in der unteren Stratosphäre und dürfte im weiteren Verlauf dazu führen, daß allen nationalen Einrichtungen Vorhersagen der UVB-Einstrahlung übermittelt werden können", betont Tony Hollingsworth.

Wegen des erhöhten Raumangebots und Leistungsvermögens der MSG-Satelliten konnte die ESA zusätzlich ein wichtiges Klimainstrument mit der Bezeichnung "Geostationäres Experiment zur Bestimmung der Strahlungsbilanz der Erde" (GERB) unterbringen. Dieses von einem Konsortium unter Führung des Vereinigten Königreichs mit Beteiligung Belgiens und Italiens entwickelte Radiometer mißt die an der Atmosphäre rückgestreute Sonnenstrahlung und die von der Erde reflektierte thermische (Wärme-)Strahlung.

Dank der von GERB alle 15 Minuten angestellten Messungen der kurz- und langwelligen Strahlung unseres Planeten können die Wissenschaftler die Strahlungsbilanz der Erde, d.h. die Differenz zwischen der einfallenden Sonnenstrahlung und der in den Weltraum zurückgesandten Strahlung, mit hoher Genauigkeit berechnen. Bisher lag diese Information nur in Form kurzer Schnappschüsse von Satelliten in erdnahen Bahnen vor.

Die GERB-Daten dürften den europäischen Wissenschaftlern zu einer Vorreiterrolle bei den Untersuchungen über den globalen Klimawandel verhelfen, die für die Nahrungsmittelproduktion und die Vorhersage von Naturkatastrophen von großer Bedeutung sind.

"Wir werden regelmäßige Messungen auf der vom Satelliten beobachteten Erdhalbkugel anstellen, doch hat GERB eine räumliche Auflösung von 50 x 50 km, so daß wir auch kleinere Regionen wie die Sahara und den Mittelatlantik unter die Lupe nehmen und Abläufe im lokalen Klimasystem verfolgen können", erläutert Professor John Harries, der Leiter des internationalen Wissenschaftsteams für GERB.

Harries weiter: "Mit GERB können wir zudem den Einfluß von Staub und Aerosolen auf die Strahlungsbilanz ermitteln. Beispielsweise verändert der über den Atlantik strömende Staub die Strahlungsbilanz in den Tropen, weil er die Rückstrahlung sowohl reflektiert als auch absorbiert."

MSG-1 wird aber auch eine unmittelbare Rolle bei der Rettung von Menschenleben spielen. Sein Such- und Rettungs-Transponder wird Notrufe von Schiffen und Flugzeugen in seinem Erfassungsbereich empfangen und an eine Bodenstation weiterleiten, so daß Rettungsorganisationen unverzüglich alarmiert werden können.

Ergänzend zu diesen Instrumenten werden die MSG-Satelliten eine fortschrittliche Kommunikationsnutzlast mitführen, die zur Steuerung des Satellitenbetriebs sowie für den Nachrichtenverkehr mit den Nutzern und die Verteilung der Daten eingesetzt wird. Darüber hinaus wird sie als Relais für die Weiterleitung der Wetterdaten automatischer Meßplattformen auf dem Festland und auf Schiffen, Baken oder Flugzeugen dienen.

Absehbare künftige Entwicklung

Der erste MSG-Satellit soll im August 2002 mit einer Ariane-5 von Kourou in Französisch-Guayana aus gestartet werden. Sobald der Satellit mit Hilfe seines Bordtriebwerks seine Zielbahn über dem Äquator erreicht hat, wird er auf eine Warteposition bei 10° W gebracht, um seine Instrumente durchzuprüfen und zu eichen.

Nach Abschluß seiner sechsmonatigen Erprobung wird MSG-1 über dem Nullmeridian positioniert, wo er den jetzigen Einsatzsatelliten, Meteosat-7, ablöst. Ein Jahr später soll der zweite MSG-Satellit gestartet werden, worauf die erste Meteosat-Generation endgültig außer Dienst gestellt wird. Ein dritter Satellit wird folgen, sobald er benötigt wird (s. Abbildung 5).

Da jeder MSG-Satellit für eine Sollbetriebsdauer von sieben Jahren ausgelegt ist (zwei Jahre mehr als die jetzigen Meteosat), dürfte die neue Satellitenfamilie ein kosteneffizientes System bilden, das es Europa gestattet, seine Führungsrolle bei der Sammlung globaler Wetterdaten mindestens bis zum Jahr 2012 zu behaupten.

Die vom Satelliten gelieferten Rohdaten werden an die Bodenstation in Darmstadt (Deutschland) übertragen, wo sie verarbeitet und an den Satelliten zur Ausstrahlung an Nutzer in aller Welt zurückgefunkt werden. Damit werden die bisherigen Meteosat-Dienste für forschungs- und anwendungsorientierte Nutzer in West- und Osteuropa, Afrika, Nord- und Südamerika, im Mittleren Osten und sogar in der Arktis und Antarktis fortgesetzt.

In einigen Jahren soll die zweite Meteosat-Generation durch den ersten europäischen Wettersatelliten auf polnaher Bahn (METOP) ergänzt werden, so daß die Nutzer einen noch umfassenderen und wertvolleren Strom von Daten erhalten werden. METOP wird Europas neuer Beitrag zur Weltwetterwacht sein und einen weiteren Schritt vorwärts im Hinblick auf ein globales Verständnis des Wettergeschehens darstellen.

Europas neue Wächter am Himmel werden sicherstellen, daß sich Wirtschaftszweige wie Landwirtschaft, Verkehr und Bauwesen sowie die öffentlichen Wetterdienste und der Tourismus auf genauere Wettervorhersagen stützen können, die sich über Tage und Wochen und vielleicht sogar ganze Jahreszeiten erstrecken.

Nähere Auskunft erteilt:

ESA Abteilung Öffentlichkeitsarbeit

Referat Medienbeziehungen

Tel.: +33(0)1.53.69.7155

Fax : +33(0)1.53.69.7690

Weitere Informationen über die zweite Meteosat-Generation und ihre Bedeutung sind auf folgenden Web-Seiten zu finden:

ESA: http://www.esa.int

Weltorganisation für Meteorologie: http://www.wmo.ch

MSG Broschüre: http://www.esrin.esa.it/msg/

Britischer Wetterdienst und Wettersatelliten:

http://www.meto.gov.uk/research/nwp/publications/nwp_gazette/2nd97/space.html

Meteosat und Deutschland: http://www.dwd.de/de/wir/Interessantes/Meteosat/Meteosat.htm

Meteosat-Aufnahmen: http://www.meteo.fr/test/gratuit/sat_france_swap.htm (Frankreich)

http://80.17.44.12/ (Italien)

http://www.esa.int (Suchwort "Multimedia Gallery")

Eumetsat: http://www.eumetsat.de

Alcatel: http://www.alcatel.com/space/

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