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Polarforschung: "Cryosat füllt eine Lücke"

Erst im zweiten Versuch hat es die Cryosat-Mission der ESA in den Orbit geschafft. spektrumdirekt sprach mit Malcolm Davidson, der bei Cryosat für die Validierung der Messdaten zuständig ist, über Aufgaben und Bedeutung des neuesten Erdbeobachtungssatelliten.
Eisforschungssatellit CryoSat-2
Cryosat-2 ist mit viereinhalb Jahren Verspätung gestartet. Was bedeutet die Verzögerung für die Mission wissenschaftlich und politisch?

Malcolm W. J. Davidson | Malcolm W. J. Davidson
Ich denke, wissenschaftlich sind die Fragen immer noch die gleichen. Ihre Bedeutung hat sogar seit dem ersten Launchversuch noch zugenommen. Wir sehen ja, wie das Meereis immer mehr verschwindet und auch an Dicke verliert. Aber es fehlen uns immer noch Daten, um das im Detail nachzuvollziehen. Cryosat-2 bringt der Wissenschaft diese Daten. Cryosat-2 wird uns erlauben, vor allem die Dicke des Meereises und der Festlandeiskappen genau zu messen. Das sind sehr dringende oder sagen wir gewünschte Informationen.

Altimeter-Messungen vom Satelliten aus sind keine neue Entwicklung. Was ist das Besondere an Cryosat?

Das besondere an Cryosat ist, dass der Satellit auf Eiskappen und Meereseis hin optimiert ist, außerdem füllt sein Orbit eine Lücke besonders im Nordpolbereich und deckt dort zusätzlich eine Fläche entsprechend der von ganz Europa ab, die bisher noch nicht erfasst wurde. Im Bereich der Technik gab es zwei große Fortschritte, die uns erlauben, viel genauer zu messen. Da ist zum Beispiel der SAR-Modus (synthetic aperture Radar), der eine viel höhere Auflösung erlaubt im Vergleich zum traditionellen Radar-Altimeter. Dadurch können wir zum Beispiel öfter zwischen den Eisschollen die Höhe des Meeresspegels messen und damit eine viel präzisere Eisdicke zu ermitteln. Das zweite technische Prinzip von großer Bedeutung ist, dass man auch die Eiskappen, also über Land, genau feststellen kann, wo das Echo herkommt, und daraus bessere Dickekarten ableiten kann.

Das Altimeter von Cryosat misst ja einerseits im Zentimeterbereich bei Eisschollen und andererseits in Größenordnungen von vielen Kilometern bei den Eiskappen des Festlandes. Wie funktioniert das?

Cryosat hat mit allen anderen Altimetern gemeinsam, dass hauptsächlich eine Distanz gemessen wird, und zwar die zwischen dem Satelliten und der Erdoberfläche, mit einer Genauigkeit von Zentimetern. Man weiß nun genau, wo der Satellit ist, weil er GPS hat und dazu noch ein Laser-Entfernungsmesser. Wichtig ist auch, dass die Karten, die Cryosat von der Eisdicke erstellen wird, eine Auflösung von 50 Kilometern hat. Es werden also sehr viele Pulse gemittelt, bis man dann eine genaue Messung hat.

Sie waren im Vorfeld selbst in der Arktis um Daten für die Cryosat-Mission zu sammeln. Was haben Sie dort gemacht?

Um die Qualität und die Genauigkeit der Daten festzustellen, brauchen wir unabhängige Messungen der Eisdicke vom Boden aus und in der Luft. Das heißt, um die Genauigkeit festzulegen, um die Algorithmen, die die Karte erstellen, zu optimieren, unterstützen wir große Messkampagnen, die am Boden und mit Flugzeugen stattfinden. Die Grundidee ist, die Eisdicke am Boden sehr genau zu messen, und diese Messungen erst einmal mit denen aus einem Flugzeug zu vergleichen. Im Flugzeug ist dann ein Instrument, das als Proxy für Cryosat funktioniert und das gleiche Messprinzip hat. Dadurch verstehen wir den Zusammenhang zwischen Bodenmessungen und Cryosat-ähnlichen Messungen, aber mit viel höherer Auflösung als es mit Cryosat möglich ist. Und dann kommt der Endvergleich zwischen Flugzeugdaten und Satellitendaten. Das ist natürlich ein großer Aufwand, und wir müssen Wissenschaftler und Flugzeuge in sehr schwierige Wetterverhältnissen losschicken, auf den Aleuten, in Kanada, Grönland und Svalbard, das sind so die drei großen Testgebiete der ESA. Aber es ist eine nötige Arbeit, um die Trends in der Änderung der Eisdicke so genau wie möglich aufzudecken.

Wann erwarten Sie die ersten Ergebnisse von Cryosat?

Das wird etwas dauern. Ich erwarte, dass die ersten Daten an die Wissenschaftler in ungefähr zwei Monaten rausgehen, und die Wissenschaftler müssen erst verstehen, was die Daten an Informationen liefern. Ich nehme an, dass wir die ersten Karten etwa innerhalb eines Jahres erstellen, und ein Trend braucht wiederum mehrere Jahre, damit man ihn feststellen kann, so dass die ersten Trendergebnisse nach drei, vier Jahren erscheinen. Diese Karten sind dann synoptisch, sie geben uns einen Überblick über ein großes Areal, und es sind vor allem auch validierte Ergebnisse, die nachgeprüft wurden, so dass ein entdeckter Trend auch genau stimmt.

Erwarten Sie, dass die Cryosat-Ergebnisse dann auch Auswirkungen auf politischer Ebene haben?

Eine schwierige Frage, auch eine komplexe Frage. Was ich auf jeden Fall erwarte ist dass die Diskussion sehr viel weiter gebracht wird, weil Missionen wie Cryosat sehr genaue Messungen der Umwelt vornehmen und man damit das Niveau der Erkenntnisse, die diese Diskussionen unterstützen, sehr verbessert.

Herr Davidson, herzlichen Dank für das Gespräch.

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