AQUARIUS

Syn. SAC-D (span. Satelite de Aplicaciones Cientificas-D, dt. Satellit für wissenschaftliche Anwendungen-D); eine am 10. Juni 2011 von Vandenberg Air Force Base mit einer Delta II 7320-10 gestartete Satellitenmission zur Messung des Salzgehalts der Meeresoberfläche (Sea Surface Salinity, SSS), dessen Variabilität für die Klimabeobachtung von großer Bedeutung ist. Der Name Aquarius für die Mission entstammt der Bezeichnung für das Hauptinstrument des Satelliten. Insgesamt trägt der Satellit 7 Instrumente zur Umweltbeobachtung sowie ein Technologie-Demonstrationspaket.

Folgend eine Darstellung des Raumfahrzeugs Aquarius/SAC-D, einem gemeinsamen Projekt zwischen NASA und der argentinischen Raumfahrtagentur unter Beteiligung von Brasilien, Kanada, Frankreich und Italien. Aquarius, das von der NASA gebaute Hauptinstrument auf der Sonde, nahm die ersten weltraumgestützten Messungen des Salzgehalts der Ozeanoberfläche vor, eine wichtige fehlende Variable in der Satellitenbeobachtung der Erde, die einen Zusammenhang zwischen der Ozeanzirkulation, dem globalen Süßwasserhaushalt und dem Klima herstellt.

Aquarius/SAC-D spacecraft Quelle: NASA

SPURS und Aquarius

Die folgende Grafik veranschaulicht wie Wissenschaftler mit einer beispiellosen Methodenvielfalt eine der salzreichsten Regionen im Atlantik untersuchten. Das Projekt war Teil des Experiments Salinity Processes in the Upper Ocean Regional Study (SPURS), in Kombination mit NASAs Aquarius Mission.

SPURS verwendete existierende ARGO-Bojen und Instrumente auf Handelsschiffen, ferner Oberflächendrifter, verankerte Bojen, Torpedo-ähnliche Gleiter, ein autonomes U-Boot, sowie auf einem Forschungsschiff installierte Instrumente um ein detailliertes, dreidimensionales Bild der ozeanischen Prozesse zu erzeugen, die die Salinität beeinflussen.

Aquarius Mission Data to Help Multi-Facet Study Quelle: NASA

Der Satellit sollte 5 Jahre im Orbit verbleiben, das Hauptinstrument nur drei Jahre arbeiten. Im Juni 2015 versagte die Stromversorgung des Satelliten, was zur Beendigung der Mission führte.
Die Kenntnis der SSS und ihrer Dynamik ist wesentlich für das Verständnis der Meeresströmungen und der Austauschprozesse der Ozeane mit der Atmosphäre, z.B. auch des globalen Wasserkreislaufs. Als Folge der spärlichen in situ SSS-Beprobung der Meere ist der wissenschaftliche Fortschritt eingeschränkt. Die globale Sicht soll durch Aquarius ermöglicht werden. Aquarius wird die Prozesse beobachten und modellieren, die Salinitätsschwankungen mit Veränderungen der Ozeanzirkulation und des Klimas verbinden.
Für die hohen Breiten werden Informationen über mögliche Veränderungen im Wärmetransport der Meeresströmungen erwartet, für die Tropen Informationen über Vorgänge, die Monsune und El Niño/Southern Oscillation beeinflussen können.

Aquarius trägt ein Radiometer und ein Scatterometer. Die Bodenkalibrierung erfolgt über in situ-Sensoren auf Bojen oder Schiffen. Die folgende, mit dem Instrument Aquarius erstellte Karte belegt vorwiegend wohlbekannte Muster der Ozeansalinität, wie z.B. die höheren Werte in den Subtropen, die höhere Durchschnittssalinität des Atlantik im Vergleich zum Indischen und zum Pazifischen Ozean und auch die geringere Salinität im äquatornahen Regengürtel, im nördlichsten Pazifik und an anderen Stellen. Diese Verteilungsmuster haben einen engen Bezug zu den Niederschlags- und Verdunstungsmustern über dem Ozean, dem Süßwasserzustrom von Flüssen und der Ozeanzirkulation. Aquarius beobachtet mögliche Veränderungen dieser Sachverhalte und untersucht deren Verknüpfung mit Klima- und Wettervariationen.

Regionale Besonderheiten kommen deutlich zum Ausdruck, auch der scharfe Kontrast zwischen dem ariden hochsalinaren Arabischen Meer im W des indischen Subkontinents und der niedersalinaren Bucht von Bengalen im O, die stark vom Gangeszufluss und den südasiatischen Monsunniederschlägen dominiert wird. Es kommen auch kleinere, aber bedeutende Details zum Ausdruck, wie das unerwartet große Ausmaß an niedersalinarem Wasser vor dem Mündungsbereich des Amazonas.

Erste globale Salinitätskarte

Die erste globale Salinitätskarte von oberen Schichten der Ozeane des Instruments Aquarius zeigt ein reiches Bildmuster der globalen Salzgehaltsverteilung. Sie demonstriert die Fähigkeit des Sensors die großräumige Salinitätsunterschiede deutlich und mit scharfem Kontrast aufzuzeigen. Das Bild weist eine deutlich bessere Qualität auf, als zu diesem frühen Stadium der Mission erwartet wurde.

Die vorliegende Karte ist ein Komposit aus Daten der ersten zweieinhalb Wochen seit Aquarius am 25.8.2011 den operationellen Dienst aufnahm. Die Zahlenwerte geben die Salzkonzentration in Promille wieder (Gramm Salz pro Kilogramm Meerwasser). Gelbe und rote Farben stehen für Gebiete mit höherer Salinität, Blau und Purpur repräsentieren Gebiete mit geringerer Salinität. Schwarz eingefärbte Gebiete stehen für Datenlücken. Die durchschnittliche Salinität in der Karte beträgt ca. 35.

Die Karte zeigt überwiegend bekannte Merkmale des Salzgehalts der Ozeane, wie den höheren Salzgehalt in den Subtropen, den höheren durchschnittlichen Salzgehalt im Atlantischen Ozean im Vergleich zum Pazifischen und Indischen Ozean und den niedrigeren Salzgehalt in Regengürteln in Äquatornähe, im nördlichsten Pazifik und anderswo. Diese Merkmale hängen mit großräumigen Mustern von Niederschlägen und Verdunstung über dem Ozean, Flussabflüssen und der Ozeanzirkulation zusammen. Aquarius wird beobachten, wie sich diese Merkmale im Laufe der Zeit verändern, und ihren Zusammenhang mit Klima- und Wetterschwankungen untersuchen.

Andere wichtige regionale Merkmale sind deutlich erkennbar, darunter der scharfe Kontrast zwischen dem trockenen, stark salzhaltigen Arabischen Meer westlich des indischen Subkontinents und dem salzarmen Golf von Bengalen im Osten, der vom Ganges und den Monsunregenfällen in Südasien dominiert wird. Die Daten zeigen auch wichtige kleinere Details, wie z. B. ein größeres Ausmaß an Wasser mit niedrigem Salzgehalt als erwartet, das mit dem Abfluss des Amazonas verbunden ist.

AQUARIUS - Erste globale Salinitätskarte Quelle: NASA

Weitere Informationen:

• Aquarius / SAC-D Mission overview (NASA / CONAE)
• A Measure of Salt (NASA)
• Aquarius - Startseite (NASA)
• The Global Water Cycle (Woods Hole Oceanographic Institution)
• SAC-D/Aquarius- Profil im CEOS EO Handbook (CEOS / ESA)