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BetreuerIn *16.05.02


Der Grazer Klimaforscher Gottfried Kirchengast wird ESA-Satelliten-Mission leiten .

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Bei praktisch allen derzeitigen Messverfahren ist die Messung etwa von Temperatur und Wasserdampf in bewölkten Bereichen eine nahezu unüberwindliche Schwierigkeit. Da im Mittel ca. 50% der Erde in der einen oder anderen Form bewölkt sind, ist das ein großes Problem u.a. für gute Wettermodell-Vorhersagen. Die ACE+ Mission, die erstmals lange Wellenlängen im Zentimeter- und Dezimeterwellenbereich einsetzt, ist gegenüber Bewölkung vegleichsweise unempfindlich. Gerade die bei Bewölkung gewonnenen Daten werden also wissenschaftlich äusserst wertvoll sein.
Wasserdampf (Wassermoleküle als Gas) ist das wichtigste Gas in der Atmosphäre in vielerlei Hinsicht. Es ist u.a. das wichtigste Treibhausgas und das Schlüsselelement im Wasserkreislauf, der das Leben auf der Erde und die Bewohnbarkeit von Lebensräumen entscheidend bestimmt. Die Bilder illustrieren die große Veränderlichkeit des Wasserdampfs selbst im klimatischen Mittel; das linke Bild zeigt eine typische globale Wasserdampfverteilung in der Atmosphäre im Jänner, das rechte im Juli. Wasserdampf ist wegen dieser Wichtigkeit und großen Variabilität eine der interessantesten Messgrößen in der Meteorologie und Klimatologie überhaupt. Dennoch erlaubt keine einzige bisherige Methode, nicht einmal Wasserdampfsonden auf Wetterballons, eine Messgenauigkeit von zumindest 10% auch in größeren Höhen sicherzustellen. Die ACE+ Mission wird voraussichtlich die genauesten je gemessenen Wasserdampfdaten in der freien Atmosphäre liefern (Genauigkeiten von 5% und besser). Dies wird u.a. entscheidende Fortschritte in einer Reihe von Grundfragen zur Rolle des Wasserdampfs bei Klimaänderungen ermöglichen.

„Das ist ein Erfolg für die Klima- und Atmosphärenforschung, wie er in Österreich bislang noch nicht gelungen ist. Wir beschreiten hier völliges wissenschaftliches Neuland”, freut sich Ao.Univ.-Prof. Dr. Gottfried Kirchengast vom Institut für Geophysik, Astrophysik und Meteorologie der Universität Graz. Sein Projekt „ACE+ – Atmosphere and Climate Explorer”, gemeinsam mit seinem dänischen Kollegen Per Hoeg zur Erhebung von Klimadaten von bislang unerreichter Präzision erstellt, wurde nach aufwendigem peerreview und technischer Evaluation in der Sitzung der ESA Programmrates für Erdbeobachtung in Paris am 15. Mai 2002 auf Platz eins aus 25 Missions-Vorschlägen gereiht. Damit steht der Realisierung der Satelliten-Mission nichts mehr im Wege.

Der Kostenrahmen dieses Vorhabens beträgt 120 Mill. Euro, die Vorbereitungen sind bereits im Laufen, der Start der Satelliten ist 2007/2008, die Messungen sind 2008 – 2012 geplant.
Für die an der Universität Graz damit zusammenhängenden Aktivitäten sieht Kirchengast zukünftige Forschungs- und Entwicklungs-Investitionen in Millionen-Höhe, unter anderem soll hier ein „European Climate Monitoring, Analysis, and Reseach Center” (EuroCLIMAR) entstehen. ”Mit den Klimadaten, die wir über unsere Satelliten bekommen werden, haben wir erstmals die Gelegenheit, wirkliches Klimamonitoring zu machen. Die fundamentalen Parameter dafür wie Temperatur und Wasserdampf werden mit unserem Verfahren erstmals genau genug messbar sein. Und Graz – ich hoffe, ich kann es in Graz realisieren – soll für die besten Daten und das beste Klimamonitoring weltweit ein Begriff werden, und das EuroCLIMAR Zentrum ein Synonym für Spitzenforschung”, konkretisiert Kirchengast die Auswirkungen seines Vorhabens.

Die Daten werden für die Verbesserung der Vorhersagegüte von Klimamodellen wesentlich sein und darüber hinaus „so nebenbei” die Qualität der Wettervorhersagen um ein bis zwei Tage erhöhen. „Wir erreichen mit unserem Mess-System eine dreifache Datendichte im Vergleich zu derzeitigen Wetterballonaufstiegen und erschließen statt der bislang ca. 20 km mindestens die doppelte Höhe”, so Kirchengast. „Zudem werden die erhobenen Daten, klimatologisch verwertet, sehr genau erkennbar machen, inwieweit Veränderungen auf natürliche Klimaschwankungen oder auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen sind. Das hat auch enorme politische Bedeutung über die kommenden Jahrzehnte.”

Das Projekt selbst sieht vor, dass insgesamt vier Satelliten, jeder etwa 130 Kilogramm schwer und rund 18 Millionen Euro teuer, in zwei unterschiedlich hohen Bahnen die Erde umkreisen: je zwei Satelliten in 650 km bzw. 850 km Höhe, wobei sich jene in der höheren Bahn gegenläufig zur niedrigeren bewegen. Die Instrumente messen die Brechung und Dämpfung von Radiosignalen von jeweils anderen Satelliten und von GPS- und GALILEO-Satelliten (das zukünftige europäische Navigations-Satelliten-System, das ebenfalls im Rahmen eines EU-ESA-Projektes realisiert wird). Der Vorteil der Methode, die Kirchengast massgeblich mitentwickelte, liegt zum einen darin, dass auch in bewölkten Atmosphärenregionen Messdaten erhoben werden können, und zum anderen, dass es hier keine Eichungsprobleme geben kann. „Wir messen die Zeitdifferenz der hereinkommenden Signale und unsere Messungen eichen sich selbst. Das ist eigentlich der Schlüssel für das Langzeitmonitoring des Klimas. Und auch dort, wo wir die Intensität der Strahlung messen, ist für uns nur das Verhältnis zwischen der Signalstärke innerhalb der Atmosphäre und außerhalb der Atmosphäre relevant, nicht das Signal selber”, erläutert Kirchengast, der darin einen der Hauptgründe für die Erstreihung seines Projektes sieht.

Kirchengast und sein dänischer Kollege Hoeg kooperieren in diesem Projekt mit einem europäischen Kernteam bestehend aus 12 Institutionen und einem zusätzlichen, globalen Team aus WissenschaftlerInnen. Dazu kommt noch die Zusammenarbeit mit einem Industrieteam, dem auch österreichische Unternehmen angehören. „Aber am meisten fasziniert mich als Wissenschaftler bei diesem Vorhaben die Herausforderung, mit viel Kreativität auch wirklich die erwarteten phantastischen Ergebnisse zu realisieren”, schließt Kirchengast, der schon seit 1995 an dieser "großen Vision" arbeitet – und der 1998 START-Preisträger war.

Weitere Informationen unter:
www.uni-graz.at/gottfried.kirchengast
www.uni-graz.at/igam-arsclisys

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