Meteosat, die Wettersatelliten der zweiten Generation


So sehen sie aus, die Meteosat-Vertreter der zweiten Generation. Das Foto zeigt eine künstlerische Darstellung von MSG-1 (heute Meteosat-8).  Foto: ESA/Medialab


Das erste Bild, das Meteosat-9 (= MSG-2) nach seinem Start im Dezember 2005 von der Erde aufnahm. Das Foto stammt vom 25. Januar 2006.  Foto: ESA/MSG

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04-09-2007, updated 09-08-2008

Nicht das Wetter, doch die Vorhersage wird immer besser

Ende August 2002 startete in Kourou "MSG-1 ", der erste europäische Wettersatellit einer neuen Generation

 

Von Christel Heybrock 

 

Noch immer werden Menschen katastrophal überrascht von den Unbilden des Klimas. Stürme, Hagelschläge, gewaltige Niederschlagsmengen und Überschwemmungen treten oft so unerwartet auf, dass man sich kaum darauf vorbereiten kann und die Hilfskräfte überfordert sind. Im Vergleich zu früher werden aber vor allem Sturm- und Unwetterwarnungen gezielter und schneller bekannt gegeben. Man konnte der europäischen Weltraumorganisation ESA also durchaus glauben, als sie vor einigen Jahren ankündigte, dass zwar nicht das Klima, wohl aber die Vorhersage wesentlich besser würde: seit nämlich am 28. August 2002 der erste Vertreter einer neuen Generation von Wettersatelliten auf dem Weltraumbahnhof von Kourou in Französisch-Guayana auf einer Ariane-5-Rakete in den Orbit geschossen wurde. "MSG-1" (Meteosat Second Generation 1) löste das frühere erfolgreiche Meteosat-System ab und brach zu neuen Ufern auf.

 

Als 1977 mit dem Start des ersten europäischen Wettersatelliten das Meteosat-Zeitalter begann, war das eine Revolution, an die man sich im Alltag freilich schnell gewöhnte. Zwar gab es seitdem Satellitenfotos im Fernseh-Wetterbericht und die Vorhersagen wurden konkreter als jemals zuvor - aber Pannen gab es eben doch immer wieder. Und ganz ausschließen lassen sie sich auch mit der neuen Satelliten-Generation nicht. Immerhin waren auch die alten Meteosat-Erdumrunder immer besser geworden, insgesamt sieben folgten aufeinander und belieferten in Europa und Afrika die nationalen Wetterdienste praktisch ununterbrochen mit Fotos und Daten. Die ersten drei waren noch voll von der ESA finanziert, die auch für die Entwicklung der zweiten Satelliten-Generation zuständig ist. Der Routinebetrieb jedoch wurde am 1. Dezember 1995 an die EUMETSAT abgegeben (die Europäische Organisation für die Nutzung von meteorologischen Satelliten). Schon damals waren 17 europäische Staaten, darunter auch die Türkei, zu der Übereinkunft gekommen, dass eine neue Meteosat-Generation entwickelt werden müsste, und die Wissenschaftler der ESA hatten auch bereits 1984 mit den Planungen begonnen.

 

Inzwischen ist die zweite Generation praktisch weltweit Alltag geworden, obwohl die erste noch nicht restlos aufgegeben wurde: die EUMETSAT betreibt Meteosat-6 und -7 ebenfalls noch über Europa und Afrika sowie Meteosat-5 überm Indischen Ozean. Drei baugleiche Satelliten der "Second Generation" waren vorgesehen, konstruiert unter der Führung der französischen Firma Alcatel Space Industries, der Vertrag für einen vierten wurde im November 2004 in Paris unterzeichnet. Aber selbst wenn MSG-3 nach sieben (oder mehr) Jahren seinen Vorgänger MSG-1 ablöst, befinden sich noch zwei Satelliten im Orbit, denn auch MSG-2 wurde inzwischen gestartet (am 21. Dezember 2005 ebenfalls in Kourou). Das Konzept besteht nämlich darin, dass immer ein Satellit überm Nullmeridian fliegt und ein anderer in einer Reserve-Umlaufbahn 10 Grad entfernt. MSG-4 soll zunächst noch als Reserve am Boden zur Verfügung stehen.

 

Mit 475 Millionen Euro trug die ESA zwei Drittel der Bau- und Entwicklungskosten von MSG-1, ein Drittel übernahm die EUMETSAT, deren mittlerweile 18 Mitgliedsstaaten kostenlos über die Daten verfügen können, sich allerdings je nach ihrem Bruttosozialprodukt an der Betriebsfinanzierung beteiligen. (Die Bundesrepublik trägt mit 61 Millionen Euro jährlich den Löwenanteil.) Entwicklungsländer in Afrika und Südamerika erhalten die Daten umsonst. Zahlen müssen gewerbliche Nutzer wie etwa Wetterdienste und Fernsehanstalten, und da kassiert die EUMETSAT jährlich mehr als 1,3 Millionen Euro. Das ist nicht viel, hält man sich vor Augen, dass die Gesamtkosten der Second Generation einschließlich MSG-4 auf knapp 2 Milliarden Euro geschätzt werden.

 

Die neuen Wettersatelliten sind mit rund 2000 Kilo Startmasse (1000 Kilo Nutzlast) fast dreimal so schwer wie die früheren und erheblich größer. Vor allem der Durchmesser von 3,20 Meter (Höhe 3,70 Meter) macht aus den "Neuen" ordentlich dicke Tonnen. Sie tragen jeweils vier Instrumente (eine rotationsstabilisierte Plattform sowie die Geräte SEVIRI, GERB und einen Rettungstransponder). In einer Umlaufbahn von 35.600 Kilometern Höhe schwebt der jeweils in Betrieb befindliche Satellit über einem bestimmten Punkt am Äquator - da er sich genau so schnell bewegt wie die Erde, tastet er auf seinem geostationären Orbit immer dieselbe Region zwischen Atlantik, Europa, Afrika und Asien ab.

 

Das wichtigste Bordinstrument ist SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infra-red Imager), die Hauptkamera, die die Erde im sichtbaren Licht und im Infrarotbereich beobachtet. Das frühere Abtast- und Aufnahmeinstrument konnte die an der Erdoberfläche und der Atmosphäre zurückgestreute Strahlung zwar immerhin in drei Spektralbereichen erfassen (im sichtbaren Licht, im thermischen Infrarot, also der Temperatur, und im Wasserdampf), aber SEVIRI schafft Aufzeichnungen in nicht weniger als zwölf Wellenlängen, womit ungleich differenziertere Daten geliefert werden. Allein acht der zwölf Kanäle liegen im Bereich des thermischen Infrarot und geben Auskunft über Temperaturverhältnisse an Wolken, Land- und Meeresoberflächen. Andere Kanäle stehen für Messdaten von Ozon, Wasserdampf und Kohlendioxid zur Verfügung - der Ozonkanal ist überhaupt der erste auf einem geostationären europäischen Satelliten. SEVIRI liefert dreidimensionale Modelle der Atmosphäre und ihrer ständigen Veränderungen: Sturmwolken und Nebelbänke, Gewitter und die Ausdünnung der Ozonschicht können laufend beobachtet werden, denn das Instrument stellt nicht wie früher alle halbe Stunde Bilder zur Verfügung, sondern alle 15 Minuten und kann im sichtbaren Licht Details bis zu 1 Kilometer Größe registrieren (früher waren es zweieinhalb Kilometer).

 

Das Instrument GERB (Geostationary Earth Radiation Budget = Geostationäres Experiment zur Bestimmung der Strahlungsbilanz der Erde) wurde speziell von Großbritannien, Belgien und Italien entwickelt. Auch GERB liefert Daten im Viertelstundentakt - es geht um nicht weniger als um die Differenz zwischen dem Einfall der Sonnenstrahlen und der von der Erde ins All reflektierten Wärme. Diese Differenz kann Aufschluss geben über den globalen Klimawandel sowie über den Einfluss von Staub und Aerosolen. Auch das in Riesenmengen von Menschen freigesetzte Kohlendioxid verändert die Strahlungsbilanz erheblich. GERB arbeitet mit einer räumlichen Auflösung von 50 x 50 Kilometern, womit beispielsweise auch Vorgänge in lokalen Klimasystemen wie in der Sahara und auf dem Mittelatlantik erfasst werden können.

 

Das I-Tüpfelchen der zweiten Meteosat-Generation ist jedoch der Such- und Rettungstransponder. Mit diesem Gerät können Notrufe von Schiffen und Flugzeugen empfangen und an Bodenstationen weiter geleitet werden, so dass Rettungsorganisationen ungleich schneller als früher alarmiert werden. Natürlich gibt es darüber hinaus Instrumente für den Nachrichtenverkehr mit den Nutzern sowie für die Verteilung und Weiterleitung der Daten an die Stationen auf Festland, Schiffen oder Flugzeugen.

 

Bis MSG-1 voll arbeitete, hat es allerdings mehr als anderhalb Jahre gedauert (bis Ende Januar 2004). Nach dem Start in Kourou wurde der Satellit auf eine Warteposition bei 10 Grad West gebracht, damit die Instrumente geeicht werden konnten. Nach sechs Monaten Probezeit kam er dann auf die endgültige Position überm Nullmeridian an der Westküste Afrikas, und dann wurden die Instrumente auf Betrieb eingestellt. Inzwischen werden die Daten in weniger als fünf Minuten bearbeitet und weltweit über andere Satelliten an die Kunden weitergegeben. Mit der zweiten Generation der Wettersatelliten (die mittlerweile einfach numerisch weiter gezählt werden: MSG-1 wird als Meteosat-8, MSG-2 als Meteosat-9 bezeichnet) ist es freilich nicht mehr getan. Die Ansprüche und der Drang nach Detailinformationen steigen, nicht nur aus kommerziellen Gründen, sondern auch angesichts der dramatischen Klimaveränderung.

 

So sieht es aus, wenn das GOME-2 Instrument auf dem ESA-Satelliten MetOp-A die Luftverschmutzung über Europa ermittelt: von links nach rechts zeigen die Aufnahmen Messergebnisse vom 8., 9. und 10. Mai 2008.
Foto: DLR

 

Seit 19. Oktober 2006 fliegt mit MetOp-A ein europäischer Wettersatellit erstmals auch auf polnaher Bahn und ermöglicht damit Europa eine Rolle als Weltklimawächter. Inzwischen werden MetOp-Daten des Instruments GOME-2 sogar stündlich aufgezeichnet und können im Internet abgerufen werden über die Eumetsat-Website oder das O3M-SAF-Konsortium (siehe Info hier unten). Das GOME-2 Instrument ist die Weiterentwicklung eines Sensors, der 1995 auf dem ESA-Erdbeobachter ERS-2 eingesetzt wurde und die globale Stickstoffdioxid-Belastung in der Troposphäre ermittelt. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erarbeitete dazu ein System zur Fast-Echtzeit-Prozessierung der Daten, so dass die Ergebnisse nur zwei Stunden nach der Aufzeichnung zur Verfügung stehen. Stickstoffdioxid (NO2) entsteht durch Verbrennungsvorgänge bei Straßenverkehr, Industrie und Landwirtschaft - zusammen mit Feinstaub und bodennahem Ozon ist NO2 der Hauptverursacher von giftigem Sommersmog. Weil GOME-2 die Spurengase sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Verteilung über fast den ganzen Globus hinweg misst, können Entstehung und Bewegung von Luftschadstoffen hervorragend verfolgt werden.

 

Das MetOp-Programm soll über 14 Jahre hinweg insgesamt drei Satelliten arbeiten lassen - und das Ende der Erdbeobachtung bei der ESA ist damit keineswegs erreicht. Schon wird die dritte Generation der Wettersatelliten vorbereitet: Der Vertrag zwischen ESA und EUMETSAT für "Meteosat Third Generation (MTG)" wurde im Dezember 2007 unterzeichnet; darin ist erstmals die Rede von einem Satelliten-Doppelpack ("twin satellites"), das quasi Stereo-Daten erfassen könnte, sowie einer erneuten Revolution in  Wettervorhersage und Umweltbeobachtung.

 

Die Missionen Envisat und Proba sind längst in Betrieb, und demnächst wird nach einem bedauerlichen Fehlstart auch Cryosat endlich in den Orbit gebracht; Cryosat soll die Eisflächen der Erde erkunden. Messdaten allerdings können immer präziser werden: das Drama der Klimaveränderung halten sie nicht auf, sondern nur den Politikern unter die Nase. Leider sieht es nicht so aus, als würden diese schwer beweglichen Elefanten so empfindlich reagieren wie die Satelliten.

 

Infos:

- http://www.esa.int/SPECIALS/MSG

 - www.eumetsat.de

- http://o3msaf.fmi.fi/

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