Altimetermission

Syn. Altimetriemission; Altimetrieprogramm mit Hilfe von Satelliten, die mit einem Altimeter ausgerüstet sind. Nach ersten Experimenten vom Raumlabor Skylab aus wurde die Satellitenaltimetrie durch GEOS-3, Seasat und Geosat zu einem operationellen Fernerkundungsverfahren mit einer Messgenauigkeit bis in den Subdezimeterbereich entwickelt. Mit ERS-1, ERS-2 und Topex/Poseidon konnte die Messgenauigkeit schließlich auf wenige cm verbessert werden. Eine entsprechend genaue Bahnbestimmung der Satelliten erfolgt durch Dopplerverfahren, Laser-Entfernungsmessungen oder moderne Mikrowellensysteme wie DORIS oder GPS. Radiometer an Bord der Satelliten liefern Abschätzungen der troposphärischen Laufzeitkorrektur. Das Topex-Altimeter arbeitet erstmals mit zwei Frequenzen, um die ionosphärische Laufzeitkorrektur in situ abzuschätzen. Die räumliche Auflösung von Altimetermissionen wird durch den Abstand benachbarter Bahnspuren bestimmt. Die zeitliche Auflösung ergibt sich aus dem Wiederholzyklus, d.h. einer festgelegten Anzahl von Tagen, nach denen die Bahnspur erneut überflogen wird. Die Bahnmechanik eines Satelliten schließt hohe räumliche Auflösung und hohe zeitliche Auflösung gegenseitig aus.

Durch den simultanen Betrieb von ERS-1 (später ERS-2) und Topex/Poseidon konnten Synergien genutzt werden und der Meeresspiegel und seine Variabilität mit einer Genauigkeit von wenigen cm bei sehr hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung überwacht werden. Spezielle, sogenannte "geodätische" Missionsphasen von Geosat und ERS-1 mit sehr geringem Abstand der Bahnspuren erlaubten eine präzise Kartierung des mittleren Meerespiegels, die Ableitung von hochauflösenden Schwereanomalien und die Entdeckung bisher unbekannter Strukturen des Meeresbodens. Die Satellitenaltimetrie hat zu erheblichen Fortschritten in Geodäsie, Ozeanographie und Geophysik geführt. Nachfolgeemissionen, wie z.B. GFO (Geosat Follow-On), Envisat (Nachfolge von ERS-1/2), die Jason-Serie (Nachfolge von Topex/Poseidon) und Sentinel-6 sicherten bzw. sichern eine Fernerkundung des Meeresspiegels durch Satellitenaltimetrie. (Timeline Altimetry)

Wie können wir Veränderungen im ozeanischen Wärmehaushalt messen und verfolgen? Wir müssen sowohl die Meeresströmungen als auch die Wärmespeicherung des Ozeans kennen. So wie die Winde um die Hochs und Tiefs des atmosphärischen Drucks herum wehen, fließen die Meeresströmungen um die Hochs und Tiefs des ozeanischen Drucks herum. Diese können aus der Höhe der Meeresoberfläche, auch bekannt als Ozeanoberflächentopographie, bestimmt werden. Die Geschwindigkeit der Meeresströmung kann also aus der Neigung der Meeresoberfläche berechnet werden. Außerdem dehnt sich das Wasser bei Erwärmung aus und zieht sich bei Abkühlung zusammen, was sich ebenfalls auf die Höhe der Meeresoberfläche auswirkt.

Generationen von Altimeter-Missionen

Die folgende Grafik zeigt vergangene, aktuelle und zukünftige Altimetrie-Missionen.

Nur aus dem Weltraum können wir die Höhe unseres riesigen Ozeans auf globaler Ebene beobachten und wichtige Veränderungen der Meeresströmungen und Wärmespeicherung überwachen. Kontinuierliche Daten von Satelliten helfen uns, die Auswirkungen der sich verändernden Ozeane auf unser Klima und auf weitreichende Klimaereignisse wie El Niño und La Niña zu verstehen und vorherzusehen.

Die Messung der Ozeanoberflächentopographie liefert die notwendigen Informationen für die Untersuchung der globalen Ozeanzirkulation und des Wärmehaushalts des Ozeans. Konsistente Messungen der Ozeanoberfläche, um eine Datenbank der Ozeanoberflächentopographie zu erhalten, können helfen, kurzfristige Wetteränderungen und längerfristige Klimamuster vorherzusagen.

Generationen von Altimeter-Missionen Quelle: NASA 2021