Bessere Vorhersage 15.11.2016, 10:08 Uhr

Nasa blickt mit Satelliten ins Herz von Hurrikans

Gefährliche Wirbelstürme besser vorhersagen: Diesem Ziel will die Nasa mit Mini-Satelliten näher kommen. Sie blicken mit GPS-Signalen durch massive Regenwände hindurch – mitten ins Herz der Hurrikans.

Der Mini-Satellit der Nasa blickt direkt ins Herz des Hurrikans. Mit den Daten lernen Wissenschaftler die Entstehung gefährlicher Tropenstürme besser voraussagen. 

Der Mini-Satellit der Nasa blickt direkt ins Herz des Hurrikans. Mit den Daten lernen Wissenschaftler die Entstehung gefährlicher Tropenstürme besser voraussagen. 

Foto: University of Michigan

Am 12. Dezember wird es spannend auf dem Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida: Die US-Weltraumbehörde Nasa schießt an diesem Tag eine Trägerrakete in den Weltraum. An Bord: acht Mini-Satelliten, die gemeinsam das sogenannte Cyclon Global Navigation Satellite System (CYGNNS) bilden. Ihre Aufgabe: Wirbelstürme aus dem Weltraum analysieren. „Das ist die allererste Mission dieser Art“, sagt Thomas Zurbuchen, Nasa-Geschäftsführer für Wissenschaftsmissionen.

Analyse der Wasseroberfläche mit GPS-Signalen

Sobald die 30 kg leichten Mini-Satelliten im Erdorbit angekommen sind, entfalten sie sich auf die Größe eines Schwans. Mit GPS-Signalen analysieren Messinstrumente dann die Meeresoberfläche. „Die Radiowellen hüpfen von den Wellen“, erklärt Stephen Katzberg vom Langley Research Center in Hampton das Prinzip. „Etwa 60 % der Radiosignale werden vom Wasser reflektiert. Je rauer die Oberfläche, desto gestörter sind die Reflektionen und diese Störungen können wir messen.“

Die Satelliten senden GPS-Signale auf die Wasseroberfläche und analysieren die Reflektion. Je rauer die Wasseroberfläche, desto schwächer das Signal. Und je rauer die Wasseroberfläche, desto stärker der Wind. 

Die Satelliten senden GPS-Signale auf die Wasseroberfläche und analysieren die Reflektion. Je rauer die Wasseroberfläche, desto schwächer das Signal. Und je rauer die Wasseroberfläche, desto stärker der Wind.

Quelle: University of Michigan

Mit diesen Daten ziehen die Forscher dann Rückschlüsse auf die herrschenden Windgeschwindigkeiten, lernen die gefährlichen Wirbelstürme verstehen und sagen sie bestenfalls zuverlässiger voraus.

Hurrikans sind bisher eine Black-Box für Satelliten

Klassische Wettersatelliten stoßen bei der Beobachtung der Hurrikans an ihre Grenzen. Warum? Weil sie diesem Wetterphänomen mit seinem Starkregen und Gewitterwolken quasi blind gegenüberstehen. „Derzeit können wir nicht sehen, was unter dem Regen geschieht“, sagt Chris Ruf, Forscher an der University of Michigan, die an der Entwicklung der 150 Millionen Dollar teuren Mission beteiligt ist.

Die Nasa setzt bei den neuen Satelliten auf Kompaktheit. Die Geräte wiegen nur 30 kg und entfalten sich im Weltraum auf die Größe eines Schwans. 

Die Nasa setzt bei den neuen Satelliten auf Kompaktheit. Die Geräte wiegen nur 30 kg und entfalten sich im Weltraum auf die Größe eines Schwans.

Quelle: University of Michigan

Ruf: „Wir können nur den Wind außerhalb der Sturmzelle messen. Aber wir haben eine Wissenslücke über die Prozesse in der kritischen Augenwand des Sturms. Und diese Lücke werden die CYGNSS-Daten füllen.“ Zweiter Vorteil: Große Wettersatelliten fliegen nur einmal in 24 Stunden an einer Stelle vorbei. Das Netz der Mini-Satelliten wird hingegen alle sieben Stunden neue Daten einsammeln.

Klimawandel begünstigt Hurrikan-Entstehung

Hurrikans werden die wegen des Klimawandels stark zunehmen. Davon zumindest geht Aslak Grinsted aus. Der Klimaforscher behauptet, dass im letzten Jahrhundert bereits jeder zweite schwere Hurrikan auf den Klimawandel zurückzuführen ist. Für die Zukunft droht sich dieser Trend zu verschärfen. „Wir haben festgestellt, dass schon eine Erwärmung von 0,4 Grad Celsius zu einer Verdopplung von Sturmfluten wie die durch Hurrikan Katrina führt.“

Ein Pilot der amerikanischen Luftwaffe inspiziert einen sogenannten „Hurrikan-Jäger“. Mit solchen Flugzeugen haben Forscher die Meeresoberfläche während eines Sturmes überflogen und die reflektierten GPS-Signale ausgewertet. 

Ein Pilot der amerikanischen Luftwaffe inspiziert einen sogenannten „Hurrikan-Jäger“. Mit solchen Flugzeugen haben Forscher die Meeresoberfläche während eines Sturmes überflogen und die reflektierten GPS-Signale ausgewertet.

Quelle: Manuel Martinez/American Geophysical Union

Wissenschaftler der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa experimentieren dagegen mit GPS-Signalen, um die Stärke von Hurrikans vorherzusagen. Wenn die Satelliten-Signale auf eine Meeresoberfläche treffen, die der Wind aufgewühlt hat, werden sie nicht mehr vorhersehbar reflektiert, sondern kreuz und quer gestreut. Daraus schließen sie auf die Stärke des Wirbelsturms.

 

Ein Beitrag von:

  • Patrick Schroeder

    Patrick Schroeder arbeitet als freiberuflicher Journalist für Zeitschriften und Onlinemagazine wie die VDI Nachrichten und Ingenieur.de.

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