EarthCAREs abbildendes Spektrometer setzt Wolken in den Kontext
Leipzig,
30.07.2024
Das dritte Instrument komplementiert vertikale Wolkenprofile mit horizontalen Messungen – Mitteilung der ESA
Weniger als zwei Monate nach dem erfolgreichen Start des EarthCARE Satelliten liefern bereits zwei seiner vier Instrumente Messdaten. Nun empfangen die an der Mission Beteiligten auch erste Messungen des dritten Messgerätes. Das abbildende Spektrometer (Multi-Spectral Imager (MSI)) ermöglicht weltweit Einblicke in verschiedene Aerosol- und Wolkentypen. MSI wird die Daten der anderen EarthCARE-Instrumente um wertvolle Informationen ergänzen. Die gemeinsame Mission der Europäischen Weltraumbehörde (ESA) und der japanischen Raumfahrtagentur (JAXA) soll Wolken, Aerosole und Strahlung so genau messen wie nie zuvor. Einen wichtigen Beitrag dazu leisten Forschende des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS), die Algorithmen entwickelt haben, die u.a. Wolkeneigenschaften aus den Messungen des jetzt in Betrieb gegangenen Gerätes ableiten.
Ausgestattet mit vier hochmodernen Instrumenten - einem Wolkenprofilradar, einem atmosphärischen Lidar, einem Breitbandradiometer und einem abbildenden Spektrometer - soll EarthCARE (Earth Cloud Aerosol and Radiation Explorer) künftig gleichzeitig eine Reihe verschiedener Messungen durchführen. Zusammen werden diese Messungen dazu beitragen, zu verstehen, wie Wolken und Aerosole die einfallende Sonnenenergie zurück ins All reflektieren und wie sie die von der Erde emittierte Wärmestrahlung einfangen. Diese Informationen sind wichtig, um zu verstehen, wie sich der Klimawandel auf die Energiebilanz der Erde auswirkt und um vorherzusagen, wie schnell Wolken und Aerosole ihre zurzeit kühlende Wirkung in Zukunft verlieren könnten.
EarthCARE wurde am 29. Mai 2024 in eine Umlaufbahn um die Erde gebracht. Nur einen Monat später lieferte dieser bemerkenswerte Satellit die ersten Bilder des Wolkenprofilradars, kurz darauf folgten die ersten Bilder des Breitbandradiometers und nun auch des abbildenden Spektrometers, das ein wichtiger Baustein im Gesamtkonzept ist. Denn das Lidar und das Radar liefern Profile in einem relativ dünnen Vorhang direkt unter dem Satelliten. Das abbildende Spektrometer bietet jedoch ein viel breiteres Sichtfeld von 160 km, das den Profilen einen Kontext verleiht und es ermöglicht, sie auf größere 3D-Szenen auszudehnen. Der multispektrale Imager liefert auch spektrale Informationen, die zur Verbesserung der Genauigkeit der Breitbandradiometer-Beobachtungen verwendet werden. Er besteht aus zwei Kameras: einer Kamera für Aufnahmen im sichtbaren, nahen und kurzwelligen Infrarot (VIS-NIR-SWIR) des elektromagnetischen Spektrums und einer Kamera für Aufnahmen im thermischen Infrarot (TIR). Die mit diesen verschiedenen Spektralbändern aufgenommenen Bilder ermöglichen es den Forschenden, zwischen verschiedenen Wolkentypen, Aerosolen und der Erdoberfläche zu unterscheiden.
Die ersten Bilder geben einen Einblick in die neuen Möglichkeiten. Simonetta Cheli, ESA-Direktorin für Erdbeobachtungsprogramme, erklärt: „Dies ist ein weiteres großartiges Ergebnis von EarthCARE, welches uns einen Einblick gibt, was die Mission nach ihrer vollständigen Inbetriebnahme liefern wird. Das abbildende Spektrometer wird entscheidend dazu beitragen, die anderen drei Instrumente des Satelliten zu ergänzen und die komplizierte Wissenschaft über den Energiehaushalt der Erde voranzubringen. Wir warten nun gespannt auf die ersten Bilder des atmosphärischen Lidars von EarthCARE“.
WissenschaftlerInnen des TROPOS zusammen mit Partnern der FU Berlin sind maßgeblich an der Überprüfung der ersten Aufnahmen des abbildenden Spektrometers beteiligt. „Wir sind jetzt schon begeistert von den ersten Bildern des abbildenden Spektrometers, die uns sehr feine Wolkenstrukturen, ja sogar Schatten von Wolken zeigen“, berichtet Dr. Sebastian Bley vom TROPOS. Und auch Dr. Anja Hünerbein vom TROPOS blickt hoffnungsvoll auf die nächsten Wochen: „Wir freuen uns bereits darauf, wenn wir nach erfolgreicher Überprüfungsphase mit den von uns entwickelten Algorithmen die Wolkeneigenschaften aus den spektral aufgelösten Messungen ableiten können.“ EarthCARE könnte also die Wolken- und damit auch die Klimaforschung einen deutlichen Schritt voranbringen.
Quelle:
ESA (EarthCARE’s multispectral imager puts clouds into context, 24/07/2024)
https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/FutureEO/EarthCARE/EarthCARE_s_multispectral_imager_puts_clouds_into_context
Bilder (siehe unten):
Gewitterwolke östlich von Rom, aufgenommen von EarthCARE
Das erste Bild zeigt ein Gewitter östlich von Rom in Italien am 17. Juli 2024. Der Echtfarbenteil des Bildes auf der linken Seite zeigt sehr deutlich die massive Wolke. Diese Gewitterwolke dürfte 11 km hoch gewesen sein. Der rechte Teil des Bildes, der das thermische Infrarot-Band des Instruments verwendet, zeigt, dass die Oberseite dieser Gewitterwolke etwa -50°C kalt und das Land darunter hingegen 30°C warm war. Im thermischen Infrarot-Band sind auch die umliegenden niedrigeren Wolken, insbesondere über der Adria, viel besser zu erkennen als im Echtfarbenbild.
Quelle: ESA / https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/FutureEO/EarthCARE/EarthCARE_s_multispectral_imager_puts_clouds_into_context
Orographische Wolken über den nördlichen Kurilen
Das zweite Bild zeigt orografische Wolken - Wolken, die durch die Form des darunter liegenden Landes gebildet werden -, die durch schwache Westwinde über den nördlichsten Kurileninseln am 17. Juli entstanden. Diese flachen Wolken reichten wahrscheinlich nicht viel höher als ein paar hundert Meter. Der Thermal-Infrarot-Teil des rechten Bildes zeigt einen geringen Temperaturunterschied zwischen der Wolke und der Meeresoberfläche.
Quelle: ESA / https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2024/07/Orographic_clouds_over_northern_Kuril_Islands
Die Südwestküste Grönlands mit dem Multispektral-Imager von EarthCARE
Das dritte Bild, ebenfalls vom 17. Juli, zeigt die Küstenlinie entlang der Südwestspitze Grönlands. Das eis- und schneefreie Küstengebiet erreichte an diesem Tag Temperaturen von bis zu 10 °C, was an dem scharfen Kontrast zwischen dem grönländischen Eisschild und dem kalten Meer zu erkennen ist. In der Kombination aus sichtbaren und Infrarotbildern sind die Eis- und Wasserwolken über dem Inlandeis sowie die flache Wolkenschicht über dem Meer in der südwestlichen Ecke gut zu erkennen.
Quelle: ESA / https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2024/07/Southwest_coast_of_Greenland_from_EarthCARE_s_multispectral_imager
Wolken über dem mittleren Westen und Süden der USA
Das vierte Bild ist vom 16. Juli und zeigt einen Teil des mittleren Westens und des Südens der USA. Der untere Teil des Bildes zeigt den heißen wolkenfreien Norden von Arkansas. Beide Bilder zeigen dann einen Teil eines Frontensystems, wobei das thermische Infrarot-Bild kalte hohe Wolken in Blau über dem südlichen Missouri hervorhebt. Die Mitte der beiden Bilder zeigt weniger Wolken nördlich des Frontensystems. Das thermische Infrarotbild zeigt niedrige warme Wolken am oberen Bildrand.
Quelle: ESA / https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2024/07/Clouds_over_mid-western_and_southern_US
Kontakte für die Medien:
Dr. Sebastian Bley
Abteilung Fernerkundung atmosphärischer Prozesse, Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS), Leipzig
Tel. +49-341-2717-7171
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/sebastian-bley
und
Dr. Anja Hünerbein
Abteilung Fernerkundung atmosphärischer Prozesse, Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS), Leipzig
Tel. +49-341-2717-7169
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/anja-huenerbein
sowie
Dr. Ulla Wandinger
Abteilung Fernerkundung atmosphärischer Prozesse, Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS), Leipzig
Telefon: +49-341-2717-7082
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/ulla-wandinger
und
Dr. Moritz Haarig
Abteilung Fernerkundung atmosphärischer Prozesse, Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS), Leipzig
Tel. +49-341-2717-7188
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/moritz-haarig
und
Dr. Holger Baars
Abteilung Fernerkundung atmosphärischer Prozesse, Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS), Leipzig
Tel. +49-341-2717-7314
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/holger-baars
oder
Tilo Arnhold, TROPOS-Öffentlichkeitsarbeit
Tel. +49 341 2717-7189
http://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/
Weitere Informationen und Links:
EarthCARE - ESA's cloud and aerosol mission: https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/FutureEO/EarthCARE
EarthCARE Information: https://earth.esa.int/eogateway/missions/earthcare
EarthCARE Bilder: https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Missions/EarthCARE/(result_type)/images
EarthCARE Videos: https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Missions/EarthCARE/(result_type)/videos
EarthCARE Blog: https://earthcare8.earth/
Countdown: EarthCARE, Falcon 9 Block 5, SpaceX: https://www.spacelaunchschedule.com/launch/falcon-9-block-5-earthcare/
ESA Media advisory: EarthCARE launch media opportunities (ESA, 17 May 2024): https://www.esa.int/Newsroom/Press_Releases/Media_advisory_EarthCARE_launch_media_opportunities
Wichtige Software für den neuen europäisch-japanischen Erdbeobachtungssatelliten EarthCARE. TROPOS-Forschende entwickeln Prozessoren zur Messung von Wolken und Aerosolen (TROPOS, 23.05.2024):
https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/wichtige-software-fuer-den-neuen-europaeisch-japanischen-erdbeobachtungssatelliten-earthcare
Den Wechselwirkungen in der Erdatmosphäre auf der Spur (DLR, 1. Februar 2024): https://www.dlr.de/de/aktuelles/nachrichten/2024/den-wechselwirkungen-in-der-erdatmosphaere-auf-der-spur
Deutsches EarthCARE Projektbüro: https://earthcare-mission.de/
EarthCARE Mission Validation, Featuring a 2-Month Rehearsal Campaign: https://www.actris.eu/EarthCARE%20Mission%20Validation
TROPOS- Studien zur technischen Umsetzung zukünftiger Satellitenmissionen:
EarthCARE - Earth Clouds, Aerosols and Radiation Explorer: https://www.tropos.de/forschung/grossprojekte-infrastruktur-technologie/technologie-am-tropos/algorithmenentwicklung/studien-zur-technischen-umsetzung-zukuenftiger-satellitenmissionen
Letzte Experimente des Aeolus-Satelliten für TROPOS vor Wiedereintritt in die Erdatmosphäre (TROPOS, 28.07.2023): https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/letzte-experimente-des-aeolus-satelliten-fuer-tropos-vor-wiedereintritt-in-die-erdatmosphaere
Große Messkampagne im Atlantik läuft an (TROPOS, 30.06.2021): https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/grosse-messkampagne-im-atlantik-laeuft-an
Laser-Knowhow aus Deutschland unterstützt neuen ESA-Windsatelliten (TROPOS, 21.08.2018): https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/laser-knowhow-aus-deutschland-unterstuetzt-neuen-esa-windsatelliten
Das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, die 96 selbständige Forschungseinrichtungen verbindet. Ihre Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute widmen sich gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevanten Fragen.
Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Forschung, auch in den übergreifenden Leibniz-Forschungsverbünden, sind oder unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer, vor allem mit den Leibniz-Forschungsmuseen. Sie berät und informiert Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit.
Leibniz-Einrichtungen pflegen enge Kooperationen mit den Hochschulen - u.a. in Form der Leibniz-WissenschaftsCampi, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 20.500 Personen, darunter 11.500 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.
Der Gesamtetat der Institute liegt bei 2 Milliarden Euro. Finanziert werden sie von Bund und Ländern gemeinsam. Die Grundfinanzierung des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und dem Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (SMWK) getragen. Das Institut wird mitfinanziert aus Steuermitteln auf Grundlage des vom Sächsischen Landtag beschlossenen Haushaltes.
http://www.leibniz-gemeinschaft.de
https://www.bmbf.de/
https://www.smwk.sachsen.de/
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