Wettersatelliten

Wetterbeobachtung und Technikentwicklung

Lange Zeit war es nur möglich, das Wetter von der Erde oder von Schiffen aus lokal zu beobachten. Erst Ende des 18. Jahrhunderts stiegen Heißluftballone (Montgolfieren) in Frankreich in den Himmel und erlaubten die Beobachtung größerer Räume. Seit dem Beginn des 20. Jahrhunderts eroberten Flugzeuge den Luftraum.
Durch die Ballon- und Flugmeteorologie wurden neue Erkenntnisse über die großräumigen Wettervorgänge gewonnen. So ist das Wissen über die Strahlströme in der Stratosphäre oder die Wirbelsturmbeobachtung eng mit hochfliegenden Wetterflugzeugen und dem Einsatz mutiger Piloten verbunden. In Höhen zwischen 5 und 10 km operierend und mit Fernerkundungssystemen, wie z. B. Wetterradar, ausgestattet, helfen sie bei der Erforschung der mittleren und oberen Troposphäre.

Am 4. Oktober 1957 wurde in der damaligen Sowjetunion der erste künstliche Erdsatellit, Sputnik 1, gestartet. 1958 folgte der amerikanische Satellit Explorer 1. Damit waren neue Geräteträger für die Erdbeobachtung aus dem Weltall vorhanden, die es gestatteten, die atmosphärischen Prozesse großräumig, ja global, zu beobachten, zu filmen oder als Einzelbilder zur Erde zu senden. Inzwischen gehören hochauflösende Satellitenbilder zu jedem Fernsehwetterbericht, sie zeigen eindrucksvoll besonders die Wolkenfelder und die räumliche Verteilung des Wasserdampfes.

Wettersatelliten

Im Jahre 1960 wurde von der amerikanischen Weltraumbehörde der erste spezielle Wettersatellit, TIROS I, gestartet.
1977 folgten dann die in Westeuropa entwickelten Satelliten der METEOSAT-Serie. Außerdem kreisen noch russische Satelliten der KOSMOS-Serie sowie japanische und indische Wettersatelliten im All.
Zunächst konnten von den Satelliten nur Kamerabilder erzeugt werden. Später ersetzten Strahlungsmessgeräte (Spektrometer) die Kameras. Heute liefern die Satelliten Daten der Atmosphäre aus dem sichtbaren und nahen Infrarotbereich, die am Tag die Wolkenoberfläche abbilden. Infrarotbilder zeigen die Temperaturunterschiede, und in einem speziellen Spektralbereich kann die Wasserdampfverteilung in der oberen Troposphäre (in 5-10 km Höhe) sichtbar gemacht werden. Spezielle Empfangsanlagen dienen der analogen und der digitalen Datenerfassung und der Bildwiedergabe (Bild 1).

Für die Wettervorhersage sind durch die Satellitenbeobachtung Informationen über Wolken und Niederschläge, die Temperaturen und den Strahlungshaushalt über Festländern und Meeren in einer großen zeitlichen und räumlichen Auflösung verfügbar. Viele Satelliten ermöglichen auch die Kennzeichnung der Vegetationsentwicklung oder der Schneedecke auf dem Festland. Wettersatelliten sind unverzichtbar für die Erfassung tropischer Wirbelstürme und das Verfolgen ihrer Zugbahnen. Sie sind insbesondere auch für die Warnung der Bevölkerung in gefährdeten Gebieten wichtig.

Wettersatelliten werden nach ihrer Erdumlaufbahn unterschieden:
Polarumlaufende Satelliten kreisen auf Bahnen, die über beide Pole der Erde verlaufen. Da sich die Erde aber während des Umlaufs der Satelliten um ihre Achse dreht (Rotation), kann das Wetter auf allen Teilen der Erdoberfläche beobachtet und seine Entwicklung registriert werden. Die Flughöhe solcher Raumkörper liegt im Allgemeinen zwischen 800 und 1500 km (Exosphäre).
Seit 1970 sind Satelliten der NOAA-Serie (National Oceanic and Atmospheric Administration) der USA im Einsatz. Bei einer Flughöhe von 1500 km erreichen die gefunkten Daten gegenwärtig eine Auflösung von einem Quadratkilometer.

Geostationäre Satelliten kreisen synchron, d. h. mit der gleichen Bahngeschwindigkeit wie die Erde, um die Erde. Damit „stehen sie fest“ über einem Ort. Ihre Flugbahn liegt bei
ca. 36000 km über dem Erdäquator. Sie erfassen in einem Breitenbereich zwischen 60° nördlicher und 60° südlicher Breite alle atmosphärischen Prozesse. Für Europa ist gegenwärtig METEOSAT 7 im Einsatz, der auf dem Nullmeridian über dem Golf von Guinea in 36000 km Höhe positioniert ist.
Polumlaufende und fünf geostationäre Wettersatelliten sind im Rahmen der Weltwetterwacht in einem globalen meteorologischen Beobachtungssystem miteinander verbunden (Bild 2).