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„Grace“ liefert Daten über Eisschmelze

Forschung in Brandenburg „Grace“ liefert Daten über Eisschmelze

Als 2002 die beiden „Grace“-Satelliten begannen, das Schwerefeld der Erde zu vermessen, dachten die Forscher in Pasadena und Potsdam, die Mission werde nur fünf Jahre dauern. Tatsächlich fliegen die Satelliten immer noch. Ihre Mission endet im Januar 2018. Schon jetzt gelten die Daten der „Grace“-Mission als Meilenstein der internationalen Klimaforschung.

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Seit 15 Jahren senden die beiden „Grace“-Satelliten ihre Messergebnisse zur Erde.

Quelle: FOTO: NASA

Potsdam. Schon jetzt sinkt einer der beiden Satelliten zur Messung von Veränderungen des irdischen Schwerefelds täglich um rund 500 Meter. Im Januar 2018 wird der erste Zwillingssatellit der NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in die Atmosphäre eintreten und verglühen. Sein Zwillingsbruder wird bald darauf das gleiche Schicksal ereilen. Damit endet die im März 2002 gestartete „Gravity Recovery and Climate Experiment“-Mission, kurz: „Grace“.

„Das macht schon auf eine gewisse Art melancholisch“, sagt Frank Flechtner. Flechtner leitet die Sektion „Globales Geomonitoring und Schwerefeld“ am Geoforschungszentrum (GFZ) Potsdam. Zusammen mit dem Jet Propulsion Laboratory in Pasadena und der Universität von Texas wertete die Arbeitsgruppe die Daten der „Grace“-Satelliten aus. Schon im Jahr 2000 stieg er in das einzigartige Projekt der ständigen Beobachtung von Masseflüssen auf der Erde ein. Doch weit schwerer als die Trauer über das Verglühen der beiden Messgeräte wiege seine Freude über die so gar nicht erwarteten Erfolge der Mission. Die „Grace“-Zwillinge funkten seit 15 Jahre wertvolle Daten zur Erde. Die ursprünglich geplante Missionsdauer von fünf Jahren sei mehr als verdreifacht worden.

Das Zehntel eines Menschenhaars

Seit 2002 messen die in einem Abstand von 220 Kilometern hintereinander fliegenden Satelliten mit Hilfe von Mikrowellen buchstäblich haarfein die Veränderungen des Schwerefelds. Diese kommen vor allem durch die komplizierten Kreisläufe des Wassers in seinen verschiedenen Formen und Zuständen weltweit zustande. Bewundernswert ist laut Flechtner die unglaubliche Genauigkeit der Messung. Die Veränderungen im Schwerefeld schlage sich bei den beiden Satelliten in einer minimalen Abweichung ihrer Distanz voneinander nieder. Das System reagiere auf Unterschiede im Mikrometerbereich. „Das ist etwa ein Zehntel des Durchmessers eines Menschenhaares“, so Flechtner.

Überrascht seien die Potsdamer und die amerikanischen Forscher aber auch von der Langlebigkeit des Experiments. So sei es gerade in jüngster Zeit gelungen, die schon schwer angeschlagenen Batterien des einen Satelliten zu schonen. Dadurch haben die Wissenschaftler eine Zeitreihe erreicht, die gewaltige Erkenntnisse zutage förderte. Und es gab bis Ende Juni dadurch immer noch neue Daten.

„Wir haben zum Beispiel herausgefunden, dass in Grönland jedes Jahr praktisch 280 Eiswürfel von jeweils einem Kubikkilometer Größe schmelzen. Dieses Eis fließt in den Ozean und trägt zur Hebung des Meeresspiegels bei.“ Erschreckend seien auch die Erkenntnisse, die „Grace“ zum Verlust von Grundwasser gemacht habe. „Ein Drittel der großen Grundwasserbecken sind dramatisch übergenutzt“, so Flechtner. Beute zum Beispiel der mittlere Westen der USA das Grundwasser dort weiterhin so aus wie bisher, sei es an einigen Orten in etwa 100 Jahren aufgebraucht.

Schwund der polaren Eiskappen

Flechtner, studierter Geodät und nach eigener Aussage ganz in der Welt der Zahlen verwurzelt, kann schwerlich der Vorwurf gemacht werden, ein Klimahysteriker zu sein. Aber gerade die von „Grace“ zutage geförderten Belege für den Schwund der polaren Eiskappen und der weltweiten terrestrischen Wasserressourcen bereiten ihm Sorgen. Klimaskepsis sei unter der Last der erdrückenden Belege kaum noch zu verstehen. „Bei der Erklärung der Klimaskepsis tue ich mir schwer“, sagt er. „Besonders wenn ich mir den Anstieg des Meeresspiegels oder die steigenden Temperaturen gerade in der Arktis ansehe.“ Deren Auftreten sei nämlich durch die Erwärmung des Meeres wahrscheinlicher geworden. Wenn man die Daten der „Grace“-Satelliten anschaue, seien Hinweise auf den Klimawandel kein Zufall mehr, sondern schlichte Tatsache.

Mit dem Ende der beiden Grace-Satelliten ist die Forschung des GFZ und seiner amerikanischer Partner zum Schwerefeld aber nicht beendet. Im März 2018 starten zwei Folgesatelliten mit der Mission „Grace Follow-On“. Diese sollen mindestens weitere fünf Jahre Daten liefern. „Es ist extrem wichtig, dass wir weiter messen“, sagt Flechtner. „15 Jahre reichen nicht aus um statistisch signifikante Belege zum Klimawandel zu erbringen.“

Die Datenreihe werde nicht nur länger, sondern auch genauer. Die Folgesatelliten würden nämlich mit einem neuartigen Laserabstandsgerät ausgestattet. „Wir dringen nun in den Nanometerbereich vor“, so Flechtner. Das entspreche dem Durchmesser eines Hepatitis-B-Virus’. Je genauer die Satelliten kleinste Distanzänderungen registrierten, desto exakter seien auch die Rückschlüsse auf die Massenveränderungen auf der Erde. So könne man zum Beispiel herausfinden, wie sich der Wasserhaushalt auch in kleineren Gebieten verändert. „Bisher sind wir nämlich auf Beckengrößen wie dem der Donau limitiert“.

Flechtner ist zuversichtlich, dass auch die Folgemission erfolgreich sein wird und damit vielleicht sogar Einfluss auf politische Entscheidungsträger haben könnte. Schon jetzt gingen „Grace“-Ergebnisse in die Berichte des Weltklimarats ein und im Januar 2018 werde das „Grace“-Team Ergebnisse seiner Forschungen vor dem EU-Parlament in Brüssel vortragen. Flechtner hat ein persönliches Interesse an einer verantwortungsbewussten Klimapolitik. „Ich habe selbst zwei Kinder, die mir vielleicht auch Enkelkinder schenken. Wir können mit dem Klima nicht so weitermachen.“ Künftige „Follow-On“-Daten könnten vielleicht auch umweltbewusste Bundespolitiker bei schweren Entscheidungen zugunsten anspruchsvoller Klimaziele unterstützen. 

Von Rüdiger Braun

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