Nachwuchs für die Copernicus-Familie! Der Erdbeobachtungssatellit Sentinel-6 ist erfolgreich in den Weltraum gestartet. Wie seine Geschwister hat auch er besondere Stärken: Er überwacht den Ozean millimetergenau.
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Ob Sentinel-6 schon weiß, welch undankbarer Job ihm da zuteil wird? Der Erdbeobachtungssatellit soll die Weltmeere vermessen und den Meeresspiegel kartieren.
Dies dürfte ein recht trostloser Anblick aus dem All sein, es ist schließlich kein Geheimnis, dass der Meeresspiegel tendenziell ansteigt. In Zahlen: Während sich der Meeresspiegel im gesamten 18. Jahrhundert um nur zwei Zentimeter erhöht hat, waren es im 19. Jahrhundert schon sechs Zentimeter und im 20. bereits 19 Zentimeter. Die Industrialisierung und die durch uns Menschen verursachte globale Erwärmung ist daran sicherlich nicht unbeteiligt.
Die Folgen sind schon heute spürbar: Ungefähr einer von zehn Menschen lebt in einer Region, die weniger als zehn Meter über dem Meeresspiegel liegt - und viele Küstenbewohner sind schon jetzt von stärkeren Stürmen und mehr Überschwemmungen betroffen als ihre Eltern oder Großeltern es waren.
Was bewirkt die Erwärmung der Meere?
Durch den Klimawandel heizen sich die Meere rasant auf. Das hat nicht nur dramatische Folgen für die Meeresbewohner. Es wird auch mehr Wetterextreme wie Wirbelstürme, Überschwemmungen und Waldbrände geben.
Bild: NGDC
Antarktis so warm wie Los Angeles
18,3 Grad Celsius wurden am 6. Februar an der argentinischen Forschungsstation Esperanza Base im Norden der Antarktis gemessen, der höchste jemals dort gemessene Wert, so die US-Raumfahrtbehörde NASA. Es ist nach November und Januar bereits die dritte Hitzewelle in der Antarktis in nur wenigen Monaten. Auf Satellitenbilder ist gut zu erkennen, dass bereits große Schneemassen geschmolzen sind.
Bild: Earth Observatory/ NASA
Häufigere und stärkere Stürme
Die Intensität tropischer Wirbelstürme folgt der Oberflächentemperatur des Meeres. Die Hurrikan- oder Taifunsaison wird immer länger andauern, es wird vor allem im Nordatlantik und im Nordostpazifik deutlich mehr Wirbelstürme geben und sie werden auch an Intensität weiter zunehmen. Durch Extremwetterlagen wird es künftig auch in bislang verschonten Regionen äußerst zerstörerische Stürme geben.
Bild: AFP/Rammb/Noaa/Ho
Steigende Meeresspiegel und Sturmfluten
Die Meere erwärmen sich zeitverzögert mit den steigenden Temperaturen der Erdatmosphäre. Dadurch kommt es zu einer thermischen Ausdehnung der Wassermassen, wodurch der Meeresspiegel weiter ansteigt. Lebensräume und Erwerbsgrundlagen zahlreicher Küstenbewohner – vor allem in ärmeren Regionen – werden verloren gehen.
Während es an manchen Orten punktuell heftige Niederschläge und Überschwemmungen geben wird, sorgen die Extremwetterlagen anderswo für extreme Trockenphasen. Ernteausfälle und verheerende Waldbrände sind die Folge. Die Feuersaison wird vielerorts viel länger andauern und die Zahl der Brände wird drastisch zunehmen.
Bild: Reuters/AAP Image/D.
Verschiebung der Ökosysteme
Durch die Erwärmung der Meere verschieben sich die Artenvorkommen und damit auch die marinen Ökosysteme. Fische und Meeressäuger wandern ähnlich den Landtieren polwärts. Die Populationen des Kabeljaus in der Nordsee etwa schrumpfen stärker, als es allein mit Überfischung erklärt werden kann. Nördlich gelegene Fischfang-Regionen könnten von dieser Entwicklung profitieren.
Bild: by-nc-sa/Joachim S. Müller
Versauerte Meere
Durch die Erwärmung kommt es zu einer direkten Lösung von CO2 im Oberflächenwasser, der pH-Wert des Meerwassers nimmt ab, das Wasser "versauert". Muscheln, Seesterne, Korallen, Krebse und Seeigel verlieren dadurch ihre Fähigkeit, Exo- bzw. Endoskelette zu bilden. Damit fallen sie nicht nur als Schadstofffilter, sondern auch als Futter für andere Meeresbewohner aus.
Weniger Plankton als Nahrung
Mit sinkendem pH-Wert können die kleinen Algen auch weniger Eisen aufnehmen. Aber Plankton braucht das Mineral für ein kräftiges Wachstum. Da viele Phytoplanktonarten zudem ebenfalls Kalkskelette ausbilden, sind sie von versauertem Wasser doppelt betroffen.
Bild: picture alliance / dpa
Abnahme des Sauerstoffgehalts
Wärmeres Wasser kann weniger Sauerstoff speichern, sodass die Erwärmung der Meere zur Ausdehnung sauerstoffarmer Bereiche führt. In vielen Meeresgebieten existieren schon jetzt sauerstoffarme "Todeszonen“, in denen keine Tiere mehr leben können, weil zu wenig Sauerstoff im Wasser gelöst ist.
Bild: picture-alliance/dpa/C. Schmidt
Explosionsartige Algenblüte
Im warmen, sauerstoffarmen Wasser können sich giftige Algenblüten explosionsartig vermehren. Ihr Gift tötet Fische und andere Meereslebewesen. Schon jetzt bedrohen Algenteppiche vielerorts die Fischereiwirtschaft und den Tourismus. Hier Bilder von Chiles Küste, wo Rotalgen tausende Fische mit ihrem Nervengift töteten.
Bild: picture-alliance/AP Photo/F. Marquez
Fortschreitende Korallenbleiche
Weiße Kalkskelette ohne Leben. Der Korallenstock verliert durch eine schwere Korallenbleiche nicht nur seine Farbe, sondern auch seine Fortpflanzungsfähigkeit. Die Korallenriffe sterben ab und bieten keinen Schutz, keine Nahrung und keine Jagdgründe mehr für zahlreiche Meereslebewesen.
Bild: picture-alliance/dpa/D. Naupold
Veränderung der Meeresströmungen
Sollte der Nordatlantikstrom durch die Meereserwärmung unterbrochen werden, hätte dies einen starken Kälteeinbruch in ganz West- und Nordeuropa zur Folge. Denn er sorgt für eine andauernde Zirkulation des Meerwassers, indem dichtes Oberflächenwasser in tiefere, kühle Schichten absinkt. Auch die übrigen ozeanischen Strömungen wären von einer Unterbrechung betroffen.
Bild: NGDC
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Der Weltklimarat IPCC geht davon aus, dass er bei einem ungebremsten Klimawandel schon bis Ende des Jahrhunderts mehr als einen Meter betragen könnte. Das dürfte dann nicht nur für die Malediven im Indischen Ozean gefährlich werden. Mit durchschnittlich 1,5 Metern über dem Meeresspiegel ist es das am niedrigsten liegende Land der Erde. Auch die Küsten Europas sind in Gefahr.
Was soll Sentinel-6 dagegen tun?
"Sentinel-6 Michael Freilich" lautet der volle Name des neuesten Erdbeobachtungssatelliten, benannt nach Dr. Michael Freilich, dem ehemaligen Direktor der geowissenschaftlichen Abteilung der NASA und unermüdlicher Verfechter der Weiterentwicklung von Satellitenmessungen des Ozeans.
Seine Mission ist es nun, den Anstieg des Meeresspiegels so präzise wie noch nie zu vermessen und zu kartieren. Sentinel-6 liefert Informationen, die den Forschenden dabei helfen, zu verstehen, wie der Klimawandel die Küsten umgestaltet - und wie schnell dies geschieht. Um besser zu verstehen, wie sich der Anstieg des Meeresspiegels auf die Menschheit auswirken wird, benötigen die Forschenden möglichst lange Klimaaufzeichnungen - etwas, das Sentinel-6 liefern wird.
"Sentinel-6 Michael Freilich ist ein Meilenstein für Meeresspiegelmessungen", sagte der Projektwissenschaftler Josh Willis vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena Südkalifornien. Von der nahegelegenen Vandenberg Airforce base in Lompoc ging der Satellit am Samstag, den 21. November auf seine Reise.
So leistet die NASA ihren Beitrag zur gemeinsamen Mission mit dem Copernicus-Programm der ESA. An Sentinel-6 ist zudem Eumetsat und der US-Wetterdienst NOAA beteiligt. "Es ist das erste Mal, dass wir in der Lage sind, mehrere Satelliten zu entwickeln, die sich über ein ganzes Jahrzehnt erstrecken, und erkennen, dass der Klimawandel und der Anstieg des Meeresspiegels nicht mehr aufzuhalten sind."
Sentinel-6 ist der erste von zwei identischen Satelliten, die ins All geschossen werden. Sentinel-6B, der Zwillings-Satellit, soll 2025 gestartet werden. Beide Satelliten sollen mindestens fünf Jahre lang Daten sammeln.
"Diese kontinuierliche Aufzeichnung von Beobachtungen ist unerlässlich, um den Anstieg des Meeresspiegels zu verfolgen und die Faktoren zu verstehen, die dazu beitragen", sagt Karen St. Germain, Direktorin der geowissenschaftlichen Abteilung der NASA. "Mit Sentinel-6 Michael Freilich stellen wir sicher, dass diese Messungen sowohl zahlenmäßig als auch in der Genauigkeit Fortschritte machen."
Wie arbeitet Sentinel-6?
Der jüngste Spross im Copernicus-Erdbeobachtungsprogramm setzt die jahrzehntelangen Messreihen der Jason-Satelliten zu den Meeresspiegelhöhen aus dem Weltraum fort. Er scannt innerhalb von zehn Tagen 95 Prozent der globalen Meeresoberfläche - aus eine Höhe von mehr als 1300 Kilometern und mit einer Genauigkeit unter einem Millimeter.
Dazu soll er auch präzise Daten über die atmosphärische Temperatur und Luftfeuchtigkeit sammeln, die zur Verbesserung von Wettervorhersagen und Klimamodellen beitragen können.
Der Satellit sendet Radarimpulse aus, die von der Meeresoberfläche reflektiert und wieder empfangen werden. "Mit den Daten kann erst einmal niemand etwas anfangen. Das muss umgesetzt werden in eine hochpräzise Entfernungsmessung", sagt Manfred Lugert, Leiter des Copernicus-/Sentinel-6-Programms bei Eumetsat. "Die genaue Ortsbestimmung in der Umlaufbahn ist die große Herausforderung der Mission." Es müssten Wellenhöhen aufgelöst werden und auch atmosphärische Einflüsse bei Entfernungsmessungen herausgerechnet werden.
Mit an Bord sind zwei unabhängige Navigationssysteme für die Standortbestimmung. Die Satellitenbahn wird regelmäßig mit einem Laser vermessen. Im Zusammenspiel mit anderen Satelliten könnten so auch Rückschlüsse auf Dichte und Dicke von Eis gezogen werden.
Dies sei wichtig, sagt der Direktor für Erdbeobachtungsprogramme bei der europäischen Raumfahrtagentur ESA, Josef Aschbacher. Das Abschmelzen des Grönlandeises habe sich seit den 1990er Jahren zum Beispiel verdreifacht. "Wir bekommen jetzt alle zehn Tage eine globale Abmessung, also ein Bild, wie die Lage ist", sagt Aschbacher. "Der Satellit liefert Daten, die es so genau bisher nicht gibt."
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Was macht Sentinel-6 besonders?
Erdbeobachtungssatelliten als solche gibt es schon seit Jahrzehnten - am 1. April 1960 startete beispielsweise mit TIROS-1 der erste experimentelle Wettersatellit.
Das Erdbeobachtungsprogramm Copernicus startete mit dem Satelliten Sentinel-1A am 3. April 2014, 1B folgte am 25. April 2016. Seitdem sind weitere Satellitentypen hinzugekommen. Schon im Jahr 1998 hatten die Europäische Kommission (EK) und die Europäische Weltraumorganisation (ESA) Copernicus gegründet.
Sentinel-6 glänzt mit Hightech in der Umlaufbahn: Er "hat ein neues Radar an Bord, mit einer höheren Präzision, das noch genauer einen Anstieg des Meeresspiegels wird messen können", sagt Aschbacher.
"Da sind sicher einige Hundert Satelliten, die derzeit im Orbit sind und die Erde überwachen", sagt Aschbacher. Die Europäer seien hierbei führend, weil ihr System alles abdecke - von der Wissenschaft über Wettervorhersagen bis zum Katastrophenschutz.
Wächter im All
02:47
Die Sentinel-1-Satelliten stellen bei jedem Wetter, tags und nachts, detaillierte Radarbilder der Planetenoberfläche zur Verfügung. Das Spezialgebiet von Sentinel-2 ist es, Veränderungen der Vegetation zu erkennen und etwa Erntevorhersagen zu erstellen, Waldbestände zu kartieren oder das Wachstum von Wild- und Nutzpflanzen zu bestimmen. Sentinel-3 liefert Temperaturmessungen von Land und Ozean.
Sentinel-4 soll Daten über die Konzentration von Schadstoffen in der Luft sammeln (der Start ist für 2022 geplant). Sentinel-5 ist eine Mission zur Messung von Atmosphärengasen weltweit. Sentinel-5P erkennt die Zusammensetzung der Atmosphäre.
"Es gibt da aber noch viel zu tun", ist sich der ESA-Erdbeobachtungschef sicher. Es gebe immer noch Parameter, die man genauer messen müsse. "Eine der größten Herausforderungen ist die genauere Messung des Treibhausgases Kohlendioxid." Die sei immer noch nicht präzise und flächendeckend genug.
Für die Zukunft wünscht er sich ein Satellitensystem, das all diese Parameter misst. Die Daten könnten dann verbunden und mit künstlicher Intelligenz gekoppelt werden. Das erlaube es, wirkliche Vorhersagen und Simulationen zum System Erde zu machen, zum Beispiel dazu, wie hoch der Meeresspiegelanstieg bei unterschiedlichen Temperaturszenarien ausfallen würde.
Dieser Artikel wurde nach dem Start des Satelliten aktualisiert.
Erdbeobachter Sentinel-1: Satelliten mit Radarblick
Die ESA-Mission Sentinel-1 überwacht Veränderungen auf der Erde - millimetergenau. Die Deformation der Landoberfläche, ihr Absinken, die rasante Urbanisierung - nichts geschieht ungesehen und vor allem nicht ohne Grund.
Bild: ESA/Copernicus Sentinel/BGR
Bodenbewegungen kartographieren
Um zu erkennen, dass hier einiges im Umbruch ist, braucht es kein Satellitenbild. Doch die Radarbilder der Copernicus-Mission Sentinel-1 geben mehr Klarheit. Oft liegt die Deformation der Erdoberfläche an Veränderungen, die zum Großteil unterirdisch vonstatten gehen - etwa aufgrund von Grundwasserentnahme, der natürlichen Verdichtung von Sedimenten, Urbanisierung oder wie in diesem Fall: Bergbau.
Bild: DW/ I. Banos Ruiz
Millimetergenauer Überblick
Diese Karte zeigt, wie sich die Landoberfläche im rheinischen Revier zwischen 2014 und 2019 jährlich um Millimeter verschoben hat. Die rot dargestellte Absenkung ist deutlich auf den Braunkohletagebau mit gleichzeitiger Grundwasserabsenkung zurückzuführen. Die blauen Flecken im angrenzenden Gebiet stehen wahrscheinlich im Zusammenhang mit dem Anstieg des Grundwassers nach Einstellung des Bergbaus.
Bild: ESA/Copernicus Sentinel/BGR
Erdbeobachtung für alle
Dass Sentinel-1 winzige Verschiebungen der Landoberfläche für ganz Deutschland kartiert hat, ist neu. Im Dienste der Wissenschaft ist die Mission allerdings schon länger unterwegs: 2014 ging Sentinal-1A an den Start, Sentinel-1B folgte 2016. Seitdem sammeln sie Daten, die für alle zugänglich sind und für die Bereiche Umwelt, Klimafolgenforschung, Verkehr, Wirtschaft und Sicherheit genutzt werden.
Bild: ESA/ATG medialab
Senkungen durch Salzabbau
Dieses Bild basiert auf Daten von 2014 bis 2016. Es zeigt Oberflächendeformationen, die durch den Salzabbau um Veendam bei Groningen (Niederlande) entstanden sind. Grüne Punkte zeigen an, wo das Land stabil ist. Orange und rot stehen für Absenkungen der Erdoberfläche.
Bild: ESA/Copernicus Sentinel/PPO.labs/Norut/NGU
Erschütterungen und Erdrutsche
Solche Bodenbewegungen gehen nicht nur auf den Salzbergbau in den Niederlanden zurück. Auch durch den Steinkohleabbau, wie hier in Witten im Ruhrgebiet, kann es zu Erdrutschen oder Erschütterungen kommen. Solche menschengemachten Mini-Erdbeben können zu gefährlichen Gebäudeschäden führen, sowohl in städtischen als auch in ländlichen Gebieten.
Bild: picture-alliance/blickwinkel/F8-DASBILD
Anfällige Ufer
Die aus dem Weltraum gemachten Aufnahmen können nützlich für Behörden sein, um die Stadtplanung zu verbessern oder sogar, um problematische Absenkungen zu erkennen, bevor sie mit bloßem Auge zu sehen sind. Hier ist sind Absenkungen entlang des Markermeers in den Niederlanden zu erkennen. Diese Bereiche sind in rot dargestellt, während die grünen Bereiche zeigen, wo der Boden stabil ist.
Bild: ESA/Copernicus Sentinel/PPO.labs/Norut/NGU
Berg in Bewegung
Osmundneset, auf der Ostseite des norwegischen Hyenfjords gelegen, ist ein großer instabiler Felshang. Die dunkelroten Punkte entsprechen einer Absenkung von bis zu zwei Zentimetern im Jahr zwischen 2015 und 2018. Die grünen Punkte zeigen eine vernachlässigbare Bewegung. Forscher möchten die geologischen Bedingungen und Risiken verstehen, um gegebenenfalls ein 24/7-Frühwarnsystem einzurichten.
Bild: ESA/Copernicus Sentinel/InSAR/KSAT-GMS
Hoch hinaus?
Nein, es geht nach unten! Die Sentinel-1-Satelliten haben gezeigt, dass der Millennium Tower im Zentrum von San Francisco jedes Jahr um einige Zentimeter sinkt. Mit den Satellitendaten können die Wissenschaftler städtische Bodenbewegungen überwachen. Auch in Europa gibt es solche Senkungs-Hotspots.
Bild: Eric Risberg/AP/picture alliance
Verschiebungs-Hotspots lokalisieren
Die Geologen haben auch andere Teile San Franciscos kartiert, wie die Gebäude entlang der erdbebengefährdeten Hayward-Verwerfungszone rechts im Bild. Links ist zu erkennen, dass dem Meer abgerungenes Land in der San Rafael Bay absinkt (gelb,orange). Unten rechts ist eine Landhebung zu sehen. Dort erholt sich wohl der Grundwasserspiegel nach einer vierjährigen Dürre (Daten von 2015 bis 2016).
Bild: ESA/Copernicus Sentinel/PPO.labs/Norut/NGU
Bahnhof in Bewegung
Sentinel-1-Daten, die zwischen dem 26. Dezember 2014 und dem 28. Oktober 2016 erfasst wurden, zeigen, dass Teile des Osloer Bahnhofs jährlich um 10-15 Millimeter absinken. Dies entspricht einer vertikalen Absenkung von 12-18 Millimetern pro Jahr. Dass sich das Opernhaus - das weiße Bauwerk am Fjord südlich des Absenkungsgebietes - hingegen nicht bewegt hat, ist auch gut zu sehen.
Es gehört nicht nur das Sentinel-1-Pärchen zum Erdbeobachtungsprogramm, mittlerweile sind Satelliten bis zur Endung "-6" in der Umlaufbahn. Das neueste Familienmitglied ist am 21 November an den Start gegangen. Forschende wollen mithilfe von "Sentinel 6 Michael Freilich" vom Weltraum aus genauer auf die Ozeane schauen, um etwa den Anstieg des Meeresspiegels zu vermessen und zu kartieren.