Sentinel-6 beobachtet globalen Anstieg der Meeresspiegel

Mit Sentinel-6 „Michael Freilich“ soll nun ein neuer Klimawächter die Erde aus dem All beobachten: Am 21. November 2020 um 18:17 Uhr mitteleuropäischer Zeit (9:17 Uhr Ortszeit) soll der achte Satellit des europäischen Copernicus-Programms mit einer Falcon-9-Trägerrakete von der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien (USA) starten. „Der Klimawandel ist eine der großen Herausforderungen unserer Zeit“, erklärt Dr. Walther Pelzer, Vorstand für das Raumfahrtmanagement im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). „Sentinel-6 wird dazu beitragen, den globalen Anstieg des Meeresspiegels kontinuierlich und zuverlässig zu überwachen. Mit der Mission bauen wir daher unsere führende Rolle in der weltraumgestützten Klimabeobachtung weiter aus.“ Neben der Höhe des Meeresspiegels erfasst der Satellit außerdem den Seegang sowie die Meeresströmungen in den Ozeanen. Der Satellit soll mindestens bis zum Jahr 2025 betrieben werden. Danach wird der baugleiche Sentinel-6B Satellit die Messreihe fortführen.

Meeresspiegel-Anstieg beträgt mehr als drei Millimeter im Jahr

Aktuell steigt der Meeresspiegel weltweit durchschnittlich um etwas mehr als drei Millimeter pro Jahr – Tendenz steigend. Etwa die Hälfte dieses Anstiegs wird auf die Effekte schmelzender Eisschilde und Gletscher zurückgeführt, der Rest durch die Wärmeausdehnung der Ozeane bei steigenden Temperaturen. „Durch die Mission wollen wir erfahren, wie sich der Meeresspiegel in Zukunft weiterentwickelt“, sagt Dr. Jörn Hoffmann, Programmleiter für Copernicus im DLR Raumfahrtmanagement. „Anhand der Satellitendaten lässt sich etwa beurteilen, ob politische Maßnahmen zur Begrenzung des Klimawandels Wirkung zeigen und wie gut globale Klimamodelle die Entwicklung des Meeresspiegels vorhersagen.“

Außerdem soll Sentinel-6 den Seegang und die Meeresströmungen beobachten. Diese Informationen erlauben Rückschlüsse auf den Wärmetransport in den Ozeanen, der direkten Einfluss auf das globale Klima hat – so ist etwa der warme Golfstrom verantwortlich für das relativ milde Klima in Nordeuropa. Die Informationen sind eine wichtige Eingangsgröße für Modellberechnungen zur Klimaentwicklung. Sämtliche Daten von Sentinel-6 werden für die Nutzer kostenfrei zur Verfügung stehen.

Sechs wissenschaftliche Instrumente beobachten die Ozeane

Aus einer Umlaufbahn in rund 1.300 Kilometern Höhe wird Sentinel-6 die Erde mit Hilfe von sechs wissenschaftlichen Instrumenten an Bord beobachten. POSEIDON-4 ist das Hauptinstrument des Satelliten. Das Radar-Altimeter misst den Meeresspiegelanstieg bis auf wenige Zentimeter genau. Über längere Zeitreihen wird es so möglich, die langfristigen Änderungsraten im Zehntel-Millimeter-Bereich pro Jahr zu ermitteln. Außerdem liefern die Messungen Information zu Meerestopographie und Wellengang.

Ein Mikrowellen-Radiometer, AMR-C, ermittelt den atmosphärischen Wasserdampf zwischen Erde und Satellit, um mit Hilfe dieses Wertes die Höhenmessungen von POSEIDON-4 zu präzisieren. Die Instrumente DORIS and GNSS-POD sowie ein Laser Reflektor-Array (LRA) dienen dazu, die Satellitenbahn genau zu bestimmen. Die exakte Bahninformation ermöglicht es erst, die genaue Meeresspiegelhöhe zu erfassen. Ein Star-Tracker ermittelt die Position von Sentinel-6. Mit einem Radio-Okkultations-Empfänger werden Temperatur und Feuchtigkeit in den verschiedenen Atmosphärenschichten bestimmt.

Seit fast 30 Jahren messen hochpräzise Satelliten-Altimeter die Höhe des Meeresspiegels als wichtigen Indikator des Klimawandels. Sentinel-6 „Michael Freilich“ wird diese Aufgabe nun von dem im Januar 2016 gestarteten Jason-3-Satelliten übernehmen und mindestens fünfeinhalb Jahre lang Umweltdaten sammeln. Der baugleiche Copernicus Sentinel-6B-Satellit soll im Jahr 2025 starten und die Messreihe ins nächste Jahrzehnt fortsetzen. Den Beinamen „Michael Freilich“ führt Copernicus Sentinel-6A zu Ehren des in diesem Jahr verstorbenen ehemaligen Direktors für die Erdwissenschaften bei der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA, um ihn und seine Verdienste um die Erdbeobachtung und die Satellitenbeobachtung der Meere zu würdigen.

Europäisch-amerikanische Kooperation bei Sentinel-6A

Das Copernicus-Programm wird von der Europäischen Kommission gemeinsam mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA durchführt. Sentinel-6 „Michael Freilich“ wurde in europäisch-amerikanischer Kooperation entwickelt. Auf europäischer Seite sind die ESA und die europäische Organisation zur Nutzung meteorologischer Satelliten (EUMETSAT) mit Unterstützung der französischen Raumfahrtagentur CNES beteiligt, auf US-amerikanischer Seite die NASA und die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Die industrielle Führung hat der Raumfahrtkonzern Airbus Defence and Space in Friedrichshafen übernommen und auch die Satellitenplattform gebaut, mit wichtigen Bauteilen von kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMUs) in Deutschland. Das Hauptinstrument, das Poseidon-4-Radar-Altimeter, stammt von der Firma Thales-Alenia Space in Toulouse. Das Mikrowellen-Radiometer AMR-C, der GNSS-Empfänger und das Laser-Reflektor-Array wurden von der NASA beigestellt. Das DLR Raumfahrtmanagement betreut im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) das ESA Copernicus Space Component Programm, aus dem die Entwicklung von Sentinel-6 „Michael Freilich“ finanziert wurde.

Copernicus – das europäische Erdbeobachtungsprogramm

Copernicus ist ein Erdbeobachtungsprogramm der Europäischen Union (EU), das sie in Partnerschaft mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) umsetzt. Es dient der Sammlung und Auswertung von Fernerkundungsdaten der Erde. Die Daten werden von Behörden, Unternehmen, der Wissenschaft und interessierten Bürgern genutzt. Speziell für Copernicus wurden bislang sechs Satellitenfamilien entwickelt, die sogenannten Sentinels („Wächtern“), welche den Zustand von Erde und Atmosphäre erfassen und somit wichtige Daten zu Klimaschutz, nachhaltiger Entwicklung, humanitärer Hilfe und ziviler Sicherheit liefern. Ergänzt werden die Satelliten-Daten durch Messgeräte am Boden, in der Luft und in Gewässern. Sechs weitere Satellitenmissionen wurden 2019 auf der ESA Ministerratskonferenz in Sevilla beschlossen. Den Betrieb der insgesamt 20 Umweltsatelliten übernehmen ESA und EUMETSAT. In Deutschland ist das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) federführend für Copernicus verantwortlich. Das DLR Raumfahrtmanagement in Bonn begleitet die Implementierung des Programms in Deutschland.