Meteorologische Fernerkundung: Wettersatelliten

Gestern wurde an dieser Stelle über die meteorologische Fernerkundung
von Niederschlag mit Hilfe des Wetteradars berichtet. Damit
Niederschlag fällt, müssen erst einmal Wolken vorhanden sein. Die
Fernerkundung der Wolken wird im Gegensatz zum Niederschlag nicht vom
Boden, sondern vom All aus mit Hilfe von Wettersatelliten
durchgeführt.

Es gibt geostationäre und polarumlaufende Wettersatelliten.
Geostationäre Satelliten umkreisen die Erde parallel zum Äquator mit
derselben Winkelgeschwindigkeit wie die Erde in einer Höhe von etwa
36.000 km. Somit steht der Satellit quasi immer über dem gleichen
Punkt an der Erdoberfläche und beobachtet so immer denselben
Bildausschnitt der Erde. Die Aufnahmen stehen in hoher zeitlicher
Auflösung zur Verfügung.
Polarumlaufende Satelliten kreisen, wie der Name sagt, von Pol zu Pol
in etwa 800 km Höhe. Dabei umlaufen sie die Erde einmal in etwa 100
Minuten. Nach jedem Erdumlauf überfliegt der Satellit einen anderen
Streifen der Erde, da sich diese unter ihm weiter dreht. Die gesamte
Erdoberfläche wird dadurch innerhalb von 12 Stunden abgedeckt. Die
polarumlaufenden Satelliten besitzen zwar eine geringere zeitliche,
dafür aber eine höhere räumliche Auflösung.

Die ersten polarumlaufenden Wettersatelliten wurden schon im Jahre
1960 von der US Environmental Science Services Administration (ESSA)
gestartet. Vor etwa 35 Jahren wurde am 23. November 1977 der erste
europäische geostationäre Wettersatellit METEOSAT 1 (engl. für
Meteorological Satellite) ins All gebracht. Seitdem ist eine
Wetterbeobachtung ohne Satelliten undenkbar.
Vor einigen Tagen, am 5. Juli 2012, gelangte nun MSG 3, ein Satellit
aus der zweiten Generation METEOSAT in die Umlaufbahn (METEOSAT
Second Generation, MSG). Die METEOSAT Satelliten werden von der
Europäischen Organisation für meteorologische Satelliten (EUMETSAT)
in Darmstadt überwacht und betrieben und sind Teil eines globalen
Wettersatellitensystems.

Wettersatelliten sind vor allem über Gebieten, in denen keine
Beobachtungen durch Wetterstationen durchgeführt werden können, von
großer Bedeutung. Hierzu gehören beispielsweise Meeresgebiete oder
Wüstenregionen. Satelliten liefern permanent Daten und Bilder über
die Wolkenverteilung und ihre Bewegung. Weiterhin werden von den
Satelliten Windbewegungen, Strahlungstemperaturen, Schnee- und
Eisbedeckung, Oberflächentemperatur von Wasser- und Landflächen sowie
der Zustand der Atmosphäre aufgezeichnet.

Um die Wolkenverteilung zu erkunden, misst der Satellit die von der
Erde und der Atmosphäre ausgehende Strahlung in verschiedenen
Wellenlängenbereichen (den sogenannten Kanälen), hauptsächlich im
sichtbaren und infraroten Bereich.
Im sichtbaren Kanal (VIS-Bild, engl. visible) misst der
Wettersatellit die reflektierte Sonnenstrahlung (0,4 - 1,1 µm). Die
Helligkeit der Wolken im VIS-Bild wird durch das Tropfenspektrum
sowie der Phase und der Wolkendicke beeinflusst. Bereiche mit starker
Sonnenlicht-Reflexion, z.B. kompakte und hochreichende Wolken, werden
sehr hell, schwach reflektierende Bereiche, wie dünne und hohe
Eiswolken, dunkel wiedergegeben. In der Nacht können keine VIS-Bilder
aufgenommen werden.
Im infraroten Kanal (IR-Bild) von 4 bis 13 µm wird die Strahlung
einer Oberfläche gemessen, die sie in Abhängigkeit von ihrer
Oberflächentemperatur aussendet. Warme Regionen (d.h. hohe
Intensitäten) werden schwarz dargestellt, kältere Regionen (d.h.
tiefe Intensitäten) weiß. Hochreichende Wolken erscheinen
entsprechend ihrer tiefen Temperaturen an ihrer Oberseite hell.
Deshalb zeigen IR-Bilder einen besseren Kontrast zwischen hohen und
tiefen Wolken als VIS-Bilder.
Durch die Kombination der Daten aus den verschiedenen Kanälen können
schließlich verschiedene Kompositbilder erstellt werden.

Bevor MSG 3 voraussichtlich im Januar 2013 seinen operationellen
Dienst als METEOSAT 10 aufnimmt, liefert METEOSAT 9 weiterhin rund um
die Uhr genaue Satellitendaten für Europa, Afrika und dem Atlantik.
In der beigefügten Grafik ist ein sichtbares Satellitenbild von heute
Vormittag zu sehen.

Vergrößern

Bild: DWD

Erkennbar ist die kompakte Bewölkung über Teilen
von Deutschland und teils wolkenfreie Regionen im Südwesten oder
Nordosten Deutschlands. Über Großbritannien und Frankreich befindet
sich bereits das nächste Frontensystem, das uns heute im Laufe des
Tages erreichen wird. Noch mehr Informationen und aktuelle
Satellitenbilder finden Sie auch jederzeit auf unserer DWD-Homepage
unter www.dwd.de/satellitenwetter.

Dipl.-Met. Johanna Anger
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 16.07.2012

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Bild: DWD