AIRS

Engl. Akronym für Atmospheric Infrared Sounder; sondierender Sensor an Bord des NASA-Satelliten Aqua zur Erstellung von Temperaturprofilen und zur Messung von flüssigem und gasförmigem Wasser in der Atmosphäre.

AIRS ist eines von sechs Instrumenten, die an Bord von Aqua fliegen, der am 4. Mai 2002 gestartet wurde. Das Instrument wurde entwickelt, um die Klimaforschung zu unterstützen und die Wettervorhersage zu verbessern.

In Kombination mit seinem Partner-Mikrowelleninstrument, der Advanced Microwave Sounding Unit (AMSU-A), beobachtet AIRS die globalen Wasser- und Energiekreisläufe, Klimaschwankungen und -trends sowie die Reaktion des Klimasystems auf erhöhte Treibhausgase. AIRS nutzt Infrarot-Technologie, um dreidimensionale Karten der Luft- und Oberflächentemperatur, des Wasserdampfs und der Wolkeneigenschaften zu erstellen. AIRS kann auch Spuren von Treibhausgasen wie Ozon, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Methan messen.

AIRS und AMSU-A teilen sich den Aqua-Satelliten mit dem Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES), und dem Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS (AMSR-E). Aqua ist Teil des "A-Train" der NASA, einer Reihe von sonnensynchronen Satelliten mit hoher Neigung in einer niedrigen Erdumlaufbahn, die für langfristige globale Beobachtungen der Landoberfläche, der Biosphäre, der festen Erde, der Atmosphäre und des Ozeans vorgesehen sind.

Mittlerweile wurde die Überwachung des Anstiegs von CO₂ auf globalen Skalen zu einer weiteren wichtigen Aufgabe der AIRS-Mission. AIRS bestimmt die Verteilung des CO₂ in der mittleren Atmosphäre mit 100 km Auflösung und erlaubt es so, die globale Verteilung des CO₂ täglich zu erfassen. AIRS erlaubt auch die Beobachtung noch weiterer Parameter, z.B. SO₂-Konzentrationen (Bspl. Ausbruch des Grimsvötn-Vulkans 2011).

Beispiel 1: Isabel

Mit Hilfe von AIRS-Daten wurde eine 3D-Struktur des Hurrikans Isabel erstellt (vgl. Abb.). Die thermische Struktur des tropischen Wirbelsturms wird durch drei Flächen gleicher Temperatur (isotherme Flächen) veranschaulicht. Die Temperatur jeder Fläche wird durch ihre Farbe repräsentiert: Rot als wärmste Temperatur mit 17 °C, orange im Gefrierbereich mit 0 °C und gelb für die kältesten Temperaturen mit -23 °C. Die drei Ebenen weißen als markanteste Erscheinung einen Buckel auf, der der aufsteigenden Luft innerhalb der Gewitter von Isabel entspricht.

3D-Struktur des Hurricane Isabel Quelle: NASA Earth Observatory

AIRS befindet sich an Bord des Aqua-Satelliten und erfasst in Verbindung mit der Advanced Microwave Sounding Unit (AMSU) die von der Erde ausgesandte Infrarot- und Mikrowellenstrahlung, um einen 3D-Blick auf das Wetter und das Klima des Planeten zu ermöglichen.

Die beiden Instrumente arbeiten im Tandem und führen gleichzeitig Beobachtungen bis zur Erdoberfläche durch. Mit mehr als 2.000 Kanälen, die verschiedene Regionen der Atmosphäre erfassen, erstellt das System eine globale 3D-Karte der atmosphärischen Temperatur und Luftfeuchtigkeit, der Wolkenmengen und -höhen, der Treibhausgaskonzentrationen und vieler anderer atmosphärischer Phänomene.

Beispiel 2: Atmosphärischer Fluss 2023:

Zu Beginn des Jahres 2023 wurde Kalifornien von einer Reihe von Stürmen durchtränkt, die von einem atmosphärischen Fluss transportiert wurden - einer relativ schmalen, windigen Region in der Erdatmosphäre, die Feuchtigkeit oder winzige Partikel über Tausende von Kilometern transportieren kann, ähnlich wie ein Fluss an Land Wasser bewegt. Der Atmospheric Infrared Sounder der NASA zeichnete die Serie von Stürmen auf, die in einigen Teilen Kaliforniens Rekordregenmengen brachten, Überschwemmungen verursachten und die Infrastruktur beschädigten.

Die Bilder der folgenden Animation (Grafik anklicken) zeigen die Wolkentemperaturen bei Infrarot-Wellenlängen, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind. Lila und violette Bereiche sind kälter, zwischen etwa minus 82 Grad Fahrenheit und minus 46 Grad Fahrenheit (minus 63 Grad Celsius bis minus 44 Grad Celsius), als blaue und grüne Regionen, die etwa minus 28 Grad Fahrenheit bis 26 Grad Fahrenheit (minus 33 Grad Celsius bis minus 3 Grad Celsius) aufweisen.

Die wärmeren roten Abschnitte liegen zwischen etwa 17 Grad Celsius bis 27 Grad Celsius und repräsentieren überwiegend wolkenfreie Luft. Die kühleren Teile der Wolken sind mit sehr starken Regenfällen verbunden. Weiße Flecken stellen Lücken in der Satellitenabdeckung dar.

California Atmospheric River Storms Captured by NASA's AIRS (Animation) Quelle: NASA JPL

Weitere Informationen:

• AIRS/AMSU/HSB Brochure (NASA)
• AIRS - Startseite (NASA JPL)
• AIRS-Profil im CEOS EO Handbook (CEOS / ESA)