Den steigenden Meeren sind Satellitenmessungen auf der Spur

GIZ-Vortrag über Radaraltimetrie mit Satelliten über den Ozeanen

Der Meeresspiegel steigt um drei Millimeter pro Jahr an. Dies ist mittlerweile eine klar gesicherte Erkenntnis. Die Wissenschaft nutzt dazu verschiedenste Methoden der Atmosphären- und Klimaforschung. Eine weitere MöglichkeitDas wichtigste Verfahren, den Anstieg der Weltmeere unmittelbar zu messen, ist jedoch die Satellitenaltimetrie. Dabei senden Satelliten in Umlaufbahnen von 800 bis 1300 Kilometer gepulste Radarsignale zur Erde und empfangen das zurückgestreute Echo. Anhand der Laufzeit bis zum rückkehrenden Echo kann man die Strecke bis zum Reflektionspunkt auf dem Wasser messen. Mittels genauer Satellitenbahndaten über einer Referenzfläche auf der Erde, dem sogenannten Referenzellipsoid, kann man so die Höhe des Meeresspiegels errechnen. Die Einzelmessung ist dabei nur ein bis zwei Zentimeter exakt. Jedoch werden pro Sekunde tausende Messpunkte ermittelt und statistisch ausgewertet, was zu einer extremen Genauigkeitssteigerung führt. Dieses Verfahren wird nun seit über 25 Jahren eingesetzt. Aktuell befinden sich sogar sieben verschiedene Missionen unter anderem der NASA und ESA im All. Mit Sentinel 3A und 3B stehen dabei zum ersten Mal rein operationelle Satelliten zur Meeresspiegelbestimmung zur Verfügung, während die anderen Missionen wissenschaftlichen Fragestellungen zur Nutzung der Technik nachgingen. Die Ergebnisse sind dabei eindeutig und passen zu den anderen Modellrechnungen aus der Klimaforschung: der Meeresspiegel steigt tatsächlich.

Über diese Technik und die wissenschaftliche Analyse rein aus diesen gemessenen Daten referierte am vergangenen Freitag Dr. Denise Dettmering vom Deutschen Geodätischen Forschungsinstitut (DGFI) der Technischen Universität München in ihrem Vortrag "Wie verändert sich der Meeresspiegel? Eine wissenschaftliche Analyse von Satellitenbeobachtungsdaten der letzten 25 Jahre" am Geodätischen Observatorium Wettzell. Die Höhe der Meere ist aber nicht erst seit dem Satellitenzeitalter von Bedeutung. Kontinuierliche Daten von Pegelstationen für die Schifffahrt existieren seit weit über 100 Jahren. Diese befinden sich aber immer an der Küste und lassen deshalb keine Rückschlüsse über weite Teile der Ozeane zu. Die Satellitenaltimetrie liefert dagegen gleichmäßig über die Ozeane verteilte, bis auf die Polregionen nahezu globale und einheitlich referenzierbare Daten. Dabei überfliegen die Satelliten die einzelnen Gebiete mit regelmäßigen Wiederholraten von 10 bis 35 Tagen und liefern unterschiedliche, räumliche Auflösungen, so dass für die genauen Beobachtungen meist verschiedene Satellitendaten kombiniert werden.

Während sich das Grundprinzip relativ einfach anhört, sind zahlreiche Fehlerquellen einzubeziehen. Eine wichtige Größe sind Satellitenbahndaten, die sich unmittelbar auf die Messung auswirken. Aber auch instrumentelle Fehler unter anderem der Uhren oder Elektronik, Fehler in der Wellenausbreitung der Radarpulse in der Ionosphäre oder Troposphäre oder nötige Oberflächenkorrekturen von Gezeiten oder Welleneinflüssen können die Ergebnisse um bis zu 50 Zentimeter negativ beeinflussen. Eine akribische Modellierung unter Berücksichtigung der Fehlerfortpflanzung ist hier zwingend, um genaue Daten zu erhalten. Als Ergebnis bekommt man dann nicht nur den Mittleren mittleren Meeresspiegel, sondern auch Anomalien über die Meere hinweg. So zeigt sich, dass global Meeresregionen Unterschiede von minus bis plus 20 Zentimeter aufweisen. Besonders sichtbar wird das zu Zeiten des El Nino, einer unregelmäßig auftretenden Strömung Temperaturanomalie im Meer, die an Küstenregionen Überschwemmungen auslösen kannallein durch thermische Ausdehnung den Meeresspiegel anteigen läßt. Die Technik der Altimetrie liefert sogar aAussagen über Wellenhöhen, Windgeschwindigkeiten oder das Verhalten der globalen Strömungen, wie dem Golfstrom. Dabei sind noch lange nicht alle Effekte komplett verstanden. Interpretiert man aber nur die Daten, kann man einen nicht linearen Trend des Anstieges ermitteln. Der Anstieg nimmt jedes Jahr 0,084 Millimeter pro Jahr zu. Diese kleine Zahl wirkt dabei eher unscheinbar. Das exponentielle Verhalten würde aber dazu führen, dass im Jahr 2100 bereits ein Anstieg von 65 Zentimeter zu verzeichnen wäre. Durch die lokalen Anomalien an den Küsten könnte das für so manche Inselstaaten ein dramatischer Wert sein.