Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES)

Bezeichnung für die von der NASA entwickelte und von der NOAA betriebene Serie von geostationären Satelliten. GOES gehört zum gleichen weltumspannenden System meteorologischer Satelliten wie Meteosat.

Charakteristik von GOES

GOES-Satelliten befinden sich in einer geosynchronen Umlaufbahn, die sie über einem bestimmten Ort auf der Erde hält. Durch die Beibehaltung einer Position über einem festen Punkt auf der Erdoberfläche können GOES die atmosphärischen Bedingungen in einem bestimmten Teil der Erdatmosphäre ständig überwachen. Beachten Sie, dass sich nicht geosynchrone Umlaufbahnen (z. B. polare Umlaufbahnen) über einer sich ständig drehenden Erde bewegen und daher eine sich ständig ändernde Sicht bieten, was für andere Arten von Missionen von Vorteil ist.

GOE-Satelliten

• liefern ganztägig Wetterdaten
• überwachen bedrohliche Wetterereignisse wie Wirbelstürme oder Gewitter
• übermitteln Umweltdaten von Bodenbeobachtungsstationen zu Verarbeitungszentren
• ermöglichen die Bildfunkübertragung von verarbeiteten Wetterdaten zu Niedrigpreis-Empfangsstationen
• überwachen das Erdmagnetfeld, den energetischen Teilchenfluss in der Satellitenumgebung und Röntgenstrahlung von der Sonne
• spüren Notsignale von Schiffen und notgelandeten Flugzeugen auf (Search and Rescue).

Zu Beginn des Jahres 2023 NOAA besitzt und betreibt fünf geostationäre Satelliten, nämlich GOES-14, -15, -16, -17 und -18.

Quelle: NOAA / NESDIS

Im Januar 2023 befanden sich GOES-17 (GOES-West, bei 135° W über dem Pazifik) und GOES-16 (GOES-East, bei 75° W über dem Amazonas) im operativen Betrieb. Der am 27. Juni 2009 gestartete GOES-14 dient als Reserve und steht in einer Parkposition. GOES-13, der seit April 2010 die GOES-East Position innehatte, wurde am 8. Januar 2018 abgeschaltet, kann aber reaktiviert werden, wenn ein operationeller oder Reservesatellit ausfallen sollte. GOES-18 hat im Januar 2023 GOES-17 als GOES West abgelöst und befindet sich jetzt über dem Äquator über dem Pazifischen Ozean. GOES-17 wird als Standby-Satellit in der Umlaufbahn bleiben.

Beispielaufnahme 1: Eine 'Bombenzyklone'

Der NOAA-Satellit GOES-16 nahm diese dramatische Ansicht einer "Bombenzyklone" auf, die sich am 4. Januar 2018 die amerikanische Ostküste entlang bewegte. Der mächtige nor'easter beutelte die Küstenregionen von Maine bis Florida mit kräftigem Schneefall und starken Winden. Beachtenswert ist das lange Wolkenband, das sich vom Sturmzentrum über tausende Meilen bis tief in die Karibik erstreckt.

Umgangsprachlich sprechen Meteorologen von Bombengenese (engl. bombogenesis) wenn ein Sturm sich innerhalb kurzer Zeit rasch verstärkt. Genauer ausgedrückt handelt es sich um eine Zyklone (Tiefdruckgebiet) der Mittelbreiten, deren Kerndruck innerhalb von 24 Stunden um 24 hPa oder mehr sinkt. Im Winter bringen derartige Druckgebilde an der nordamerikanische Ostküste typischerweise kräftigen Niederschlag, starke Winde und Sturmfluten mit sich.

East Coast Bomb Cyclone Seen by NOAA's GOES-16 Satellite Quelle: NASA

GOES beobachten die USA und benachbarte Ozeane aus einer Höhe von 35.790 km über dem Äquator. Die beiden Hauptinstrumente der aktuellen Satelliten sind eine Kamera und ein Radiometer, die hochauflösende Bilder sowohl im sichtbaren, als auch im infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liefern. Zudem können Temperatur- und Feuchtigkeitsverteilungen in der Atmosphäre gemessen werden. Die Auflösung im sichtbaren Bereich beträgt 1 km, im infraroten Bereich 4 km. Die aktuellen GOES-Satelliten vermögen die Erde alle 30 Minuten zu scannen (full-disk-Bilder), bzw. die USA alle 15 min, bzw. ein Sturmgebiet alle 5 min, aber nicht alle gleichzeitig. Künftige Missionen erfahren eine deutliche Leistungssteigerung.

Beispielaufnahme 2: Ein GOES-Satellit fängt die Frühjahrs-Äquinoktien ein (20. März 2013)

Zweimal pro Jahr bescheint die einfallende Sonnenenergie gleichermaßen die Nord- und die Südhemisphäre, die Dauer des hellen Tages und der dunklen Nacht ist dann gleich lang. Am 20. 3. 2013 um 7h02 EST befand sich die Erde in den Frühjahrsäquinoktien. Um 7h45 EST nahm GOES-13 dieses Bild auf. Der bildgebende und im sichtbaren Bereich aufzeichnende Sensor auf GOES benötigt Sonnenlicht, um Wolken zu 'sehen', daher liefert er ein brauchbares Beispiel der Tag- und Nachtgleiche.

Die Darstellung der beleuchteten Erde reicht bis zu beiden Polen, da die ganze Hemisphäre gleich weit beleuchtet ist. Nach diesem Tag wird die N-HK stärker beschienen werden als die S-HK, es geht auf Frühjahr und Sommer zu.
Anmerkung: Die Sonne in diesem Bild ist künstlich eingefügt, auch wenn der Satellit Sensoren hat, um die Sonne hinsichtlich ihrer Sonnenaktivität kontinuierlich zu überwachen.

Ein GOES-Satellit fängt die Frühjahrs-Äquinoktien ein Quelle: NOAA

Beispielaufnahme 3: GeoColor-Bild der gesamten Erdscheibe vom 5. Mai 2022 (GOES-18)

Das Instrument Advanced Baseline Imager (ABI) des Satelliten hat vor kurzem atemberaubende Aufnahmen der Erde gemacht. GOES-18, der neueste geostationäre Satellit der NOAA, startete am 1. März. Das ABI betrachtet die Erde mit sechzehn verschiedenen Kanälen, von denen jeder Energie bei verschiedenen Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums misst, um Informationen über die Atmosphäre, das Land und den Ozean der Erde zu erhalten.

Daten aus mehreren ABI-Kanälen können kombiniert werden, um Bilder zu erstellen, die dem entsprechen, was das menschliche Auge aus dem Weltraum sehen würde - ein Ergebnis, das als GeoColor bekannt ist. Durch die Kombination von Daten aus verschiedenen Kanälen auf unterschiedliche Weise können Meteorologen außerdem interessante Merkmale hervorheben.

Die Stürme im Osten von Texas brachten großen Hagel, starke Windböen und Tornados hervor. Weiter westlich in New Mexico sorgten starke Winde für große Staubaufwirbelungen und die Ausbreitung großer Waldbrände. In Südamerika hüllte Nebel Teile Chiles ein, und auf den Yucatan-Inseln und in Südflorida bildeten sich entlang der Meeresbrise Wolken und einige Gewittertürme.

GOES-18: GeoColor-Bild der gesamten Erdscheibe Quelle: NOAA NESDIS

Die aktuelle R-Serie

Die neueste, vierte Generation der geostationären Umweltsatelliten (GOES) der NOAA, die so genannte GOES-R-Serie, ist die modernste Flotte geostationärer Wettersatelliten des Landes. Sie besteht aus vier Satelliten und wird über ein integriertes NOAA-NASA-Büro verwaltet, das mit Mitarbeitern beider Behörden besetzt ist. Das Goddard Space Flight Center der NASA beaufsichtigt die Beschaffung der GOES-R-Sonde und der Instrumente, und das Kennedy Space Center der NASA verwaltet die Startdienste. Die NOAA verwaltet das Bodensystem, betreibt die Satelliten und verteilt ihre Daten an Nutzer in aller Welt.

Die GOES-R-Serie behält das von den vorherigen GOES-Satelliten eingeführte Zwei-Satelliten-Betriebssystem bei. Die Standorte der operationellen Satelliten der GOES-R-Serie sind jedoch 75,2⁰ W und 137,2⁰ W, statt 75⁰ W und 135⁰ W. Diese Verschiebungen vermeiden Konflikte mit anderen Satellitensystemen. Die NOAA unterhält außerdem einen GOES-Ersatzsatelliten auf 105⁰ W im Orbit für den Fall einer Anomalie oder eines Ausfalls von GOES East oder GOES West. Die Seite GOES History auf dieser Website bietet einen Rückblick auf das GOES-Programm.

Der GOES-16 (vorm. GOES-R) erfolgte am 19. November 2016 mit einer Atlas V. Im Dezember 2017 nahm der Satellit seine operationelle Arbeit auf, zuvor wurden seine sechs neuen Instrumente überprüft und validiert. GOES-S startete im März 2018, GOES-T am 1. März 2022, GOES-U wird 2024 folgen. Mit diesen Missionen werden full-disc-Aufnahmen alle 5 Minuten möglich und dies bei doppelt so hoher Auflösung.

GOES-Satelliten werden vor dem Start mit einem Buchstaben bezeichnet. Sobald ein GOES-Satellit die geostationäre Umlaufbahn erfolgreich erreicht hat, wird er mit einer Nummer umbenannt.

Karte mit der geographischen Abdeckung der GOES-Satelliten W und O Quelle: NOAA

Weitere Informationen:

• GOES Satellite Network (NASA)
• The CIMSS GOES Sounder and Imager Page (University of Wisconsin-Madison, SSEC)
• GOES-N, O, P Satellites (eoPortal Directory)
• GOES-R (eoPortal Directory)
• How satellite data becomes stunning views of earth (NOAA / NASA)
• GeoColor Product - Quick Guide (NOAA / NASA)