Von Roland Wengenmayr
21. Mai 2008 Mit einem Donnergrollen begann am 1. April 1960 ein völlig neues Kapitel in der Geschichte der Meteorologie. Damals hob „Tiros-1“ an der Spitze einer Thor-Able-Rakete in Cape Canaveral ab. Der allererste Wettersatellit fiel schon nach 78 Tagen aus, doch seine verrauschten Bilder führten den Meteorologen zum ersten Mal vor Augen, mit was für einem gewaltigen Stück Natur sie es eigentlich zu tun haben.
Satelliten spielen heute eine zentrale Rolle in der Wetterbeobachtung. Derzeit stehen sechs geostationäre und fünf polar umlaufende Wettersatelliten im Dienst der Weltorganisation für Meteorologie WMO. Geostationäre Satelliten kreisen in 35.800 Kilometern Höhe über der Erdoberfläche, wo sie sich gerade so schnell bewegen, wie die Erde sich unter ihnen dreht. So haben sie immer das gleiche Drittel der Erdoberfläche im Blick. Da geostationäre Bahnen auf die Äquatorebene beschränkt sind, haben solche Satelliten allerdings an den Polarregionen zwei blinde Flecke. Diese werden von Polarsatelliten überwacht, die in 830 bis 850 Kilometern Höhe vergleichsweise niedrig fliegen. Sie können daher nur einen schmalen Atmosphärenstreifen beobachten, diesen aber besonders genau. Und da die Erde sich unter ihrer Bahn wegdreht wie ein Globus in seiner Halterung, erfassen sie Umlauf für Umlauf nach und nach die gesamte Erdoberfläche.
Die Pfeile geben die Ströme der Wetterdaten und gegebenenfalls der Steuersignale wieder
Beobachtung der Erde im sichtbaren und im infraroten Spektralbereich
Satelliten erfassen vor allem großräumige Wettersysteme. Nur sie erschließen zudem die riesigen weißen Flecken am Boden. In Afrika etwa und in weiten Gebieten der Ozeane gibt es weder ein Bodenmessnetz noch Wetterballone, Messbojen oder Schiffe, die Wettermeldungen absetzen können. Für diese Regionen liefern allein die Satelliten Daten. Sie beobachten die Erde dabei vor allem im sichtbaren und im infraroten Spektralbereich. Das sichtbare Licht liefert Informationen über Wolken und Wetterfronten. Aus ihrer Bewegung können Computer auch die großräumige Verteilung von Windgeschwindigkeiten berechnen. Aus der Infrarotstrahlung lassen sich wiederum Temperaturen und die Verteilung des Wasserdampfs in der Atmosphäre ablesen. Alle diese Daten setzen die Meteorologen zu einem dreidimensionalen Bild der globalen Wetterküche zusammen, inklusive Temperatur, Feuchte, Niederschlag, Windgeschwindigkeit und Windrichtung.
Seit 1977 haben die Europäer mit der Meteosat-Reihe eigene geostationäre Satelliten im All. Für ihren Betrieb sorgt Eumetsat in Darmstadt. Seit dem Start von Meteosat-8 im Jahr 2002 liefert die zweite, verbesserte Generation viertelstündlich Bilder der globalen Wettersituation. Ihre Vorläufer benötigten dafür noch dreißig Minuten. Das jüngste der Flotte, Meteosat-9, parkt über dem Golf von Guinea und überblickt Europa, Afrika und den Ostatlantik.
Umdrehung für Umdrehung die Erde scannen
Meteosat-8 und -9 sehen wesentlich schärfer als die Satelliten der ersten Generation. Ihr Auge heißt Spinning Enhanced Visible and Infra-Red Imager (Seviri), also „Rotierender verbesserter Bildgeber im Sichtbaren und Infraroten“. Der merkwürdige Name beschreibt das Aufnahmeverfahren: Die trommelförmigen Satelliten drehen sich wie Kreisel um die eigene Achse und stabilisieren so ihre Lage. Umdrehung für Umdrehung scannt nun Seviri einen immer neuen Streifen der Erde ein. Nach 14 Minuten ist ein komplettes Bild erfasst, in der 15. Minute funkt der Meteosat es zur Erde.
Genaugenommen besteht das Bild aus zwölf Einzelbildern verschiedener Frequenzbereiche, in die Seviri die eintreffende Strahlung zerlegt. Die Frequenzen reichen vom Sichtbaren bis ins Infrarote. In einem der Kanäle für sichtbares Licht kann das Instrument sogar Wolkenstrukturen bis hinunter zu einem Quadratkilometer Fläche auflösen. Aus knapp 36.000 Kilometern Entfernung betrachtet, entspricht das nicht einmal einer Nadelspitze. Mit dieser Auflösung kann Seviri erstmals auch kleine Gewitterzellen erfassen.
Erst die Blicke von oben und von unten ergeben ein plastisches Bild
Seit 2006 besitzt Europa mit Metop-A auch seinen ersten polar umlaufenden Satelliten. Er braucht für einen kompletten Umlauf um die Erde 101 Minuten und überfliegt zweimal am Tag dieselbe Region. Der lastwagengroße Tiefflieger ist vollgestopft mit Instrumenten. Da er der Atmosphäre viel näher als ein geostationärer Satellit ist, sieht er sie wesentlich besser räumlich aufgelöst und liefert damit präzisere Informationen über das Wettergeschehen in ihren einzelnen Stockwerken. Als Besonderheit besitzt Metop-A auch einen Sender und Empfänger für Mikrowellen. Damit gelingen ihm Blicke selbst durch dickste Wolken hindurch, die Meteosat & Co. verwehrt bleiben.
Doch selbst wenn die Satelliten immer besser werden, können sie das meteorologische Messnetz am Boden und auf See niemals ersetzen. Erst die Blicke von oben und von unten zusammen ergeben ein plastisches Bild davon, was wirklich los ist in der dampfenden Wetterküche des Planeten Erde.
Text: F.A.S.
Bildmaterial: Eumetsat, F.A.Z.
