Lexikon der Fernerkundung

CloudSAT

Experimentelle Satellitenmission der NASA zur Messung der vertikalen Wolkenstruktur aus dem Weltall. Der Satellit wird detaillierte, dreidimensionale Bilder liefern, die eine bessere Analyse der Bewölkung ermöglichen (Vertikalprofile zur Verteilung von Wasser und Eis), z.B. im Zusammenhang mit dem globalen Klimasystem und dessen Modellierung. Bessere Wetter- und Klimaprognosen werden erwartet. Die Beobachtungen von CloudSAT sollen auch das Verständnis für die Rolle von Aerosol bei der Wolkenbildung verbessern. Gleichzeitig dienen sie der Verbesserung und Validitierung von Daten anderer Satelliten. CloudSAT ist einer der ersten Satelliten, die Wolken auf einer globalen Basis beobachten.

Unter den vielen wissenschaftlichen Errungenschaften der Mission hat CloudSat bisher die Möglichkeit geschaffen, Wolken und den von ihnen stammenden Niederschlag gemeinsam zu betrachten und dabei Fehler in der Klimamodellphysik aufzudecken: Modelle produzieren zu häufig Niederschlag, und der modellierte Niederschlag ist geringer als die tatsächlichen Beobachtungen.

CloudSat hat zum ersten Mal den globalen Schneefall direkt quantifiziert und festgestellt, dass die Klimamodelle den antarktischen Schneefall überschätzen, viele um mehr als 100 Prozent.

CloudSAT - künstlerische Darstellung
CloudSAT Quelle: Colorado State University / NASA

Seine Umlaufbahn in 705 km Höhe ist sonnensynchron bei einer Inklination von 98,2°, die Umlaufzeit beträgt 98,8 min. Das eingesetzte Instrument ist ein mit 94 GHz arbeitendes, senkrecht messendes Radarsystem (Cloud Profiling Radar, CPR), das die von den Wolken rückgestrahlte Energie als Funktion der Entfernung vom Radarsystem misst.
Der Start erfolgte zusammen mit CALIPSO am 28.4.2006 auf einer zweistufigen Delta II-Rakete.

Im Februar 2018 haben die Missionsleiter des JPL aufgrund einer Fehlfunktion von CloudSat den Satelliten auf eine tiefere Umlaufbahn navigiert, womit er nicht mehr Teil des A-Trains ist. Allerdings kann der seine wissenschaftlichen Aufgaben fortsetzen.

Wolken- und Niederschlagsradar auf CloudSat

Der 2006 gestartete CloudSat trägt das erste satellitenbasierte Wolkenradar im Millimeterbereich. Es ist das zu dieser Zeit weltweit empfindlichste profilierende Wolkenradar, über 1000 Mal empfindlicher als übliche Wetterradare. Es sammelt Daten über die vertikale Struktur von Wolken, einschließlich der Mengen an flüssigem Wasser und Eis. Gleichfalls ermittelt er Informationen darüber, wie Wolken die Menge des einfallenden Sonnenlichts beeinflussen und die terrestrische Strahlung, die die Atmosphäre durchläuft. Die noch mangelhafte Berücksichtigung der Wolken und ihrer Wirkungen sind Fehlerquellen in Klimamodellen. Die Messungen von CloudSat werden wahrscheinlich das Verständnis von Wolkenprozessen verbessern und Irrtümer in der Vorhersage von Wetter und Klima reduzieren.

CloudSat-Bilder liefern auch wertvolle Informationen über die vertikale Struktur von Hurrikanen. Sowohl in der Infrarot-Darstellung des Satelliten Aqua, als auch im Vertikalprofil des Wolkenradar von ClouSat erkennt man starke und symmetrische Wände des Hurrikanauges. Sie reichen bis 16 km hoch. Diese Struktur ist aus einem Horizontalbild nicht immer ablesbar, sondern erst im Radarscan.

Wenn tropische Zyklone abgeschert werden schwächen sie sich ab, und die Vertikalstruktur der Wolken kann diese Abscherung belegen. Das CloudSat-Bild von Ileana zeigt die unterschiedliche Struktur der äußeren Regenbänder des Wirbelsturms. Die Südseite hat eine nahezu geschlossene Wolkenstruktur, wohingegen die Nordseite eine Lücke zwischen den äußeren Wolkenbändern aufweist. Aus dem Wolkenprofil kann man Cirrusbewölkung von hochreichender konvektiver Bewölkung unterscheiden, was mit einer Betrachtung der Wolkenoberfläche alleine nicht möglich wäre.

Die folgenden Abbildungen vergleichen einer Aqua-IR-Aufnahme mit einem CloudSat-Vertikalprofil des Hurrikan Ileana. Die rote Linie im Aqua-Bild markiert den Verlauf des Cloudsat-Profils.

Wolken- und Niederschlagsradar auf CloudSat
Quelle: UCAR (Zugang über kostenfreie Registrierung)

Weitere Informationen:

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