Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

3.5. SOUNDER 163
CO2 [ppm] CH4 [ppm] CFC-11 [ppt] CFC-12 [ppt] N2O [ppb]
1750–1800 280 0.8 0 0 288
1990 353 1.72 280 484 310
jährl. Zunahme 1.8 0.015 9.5 17 0.8
Lebensdauer [a] 50–200 10 65 130 150
Tabelle 3.14: Klimawirksame Spurengase, deren Konzentration stark von menschlicher Aktivität
beeinflusst wird
Die meisten diese Gase sind nicht sichtbar, d.h. eine Satellitenaufnahme im sichtbaren Bereich
hilft bei ihrer Identifikation nicht.
§ 524 Spurengas-, ebenso wie Aerosolkonzentrationen werden im allgemeinen mit Sounding-
Instrumenten gemessen. In Abschn. 3.5.1 hatten wir das Verfahren kurz am Beispiel des SAM
II (Stratospheric Aerosol Measurement) erläutert. SAM II ist ein Okkultationsinstrument,
bei dem die Atmosphäre in dünne horizontale Streifen zerlegt wird. Nachteil eines Okkultationsinstrumentes
ist, dass es nur oberhalb einer Höhe von einigen Kilometern arbeiten kann,
da bei geringerer Höhe z.B. Gebirge in den Lichtweg treten. Diese Instrumente eignen sich
also eher für das Studium der Stratosphäre und der obersten Schichten der Troposphäre,
weniger aber für den im Zusammenhang mit dem Spurengaseintrag interessanteren Bereich
der unteren und mittleren Troposphäre.
§ 525 Für Messungen in der Troposphäre benötigt man daher Instrumente, die senkrecht
oder schräg nach unten blicken und die Rückstreuung oder Emission messen. Die Mesungen
werden dadurch verkompliziert, dass die Stratosphäre vom Instrument ebenfalls gesehen wird
und dass Wolken die Messungen stark beeinflussen können. Die Möglichkeit, troposphärische
Aerosole und Spurengase von Satelliten aus zu messen, ist erst in den letzten Jahren erfolgreich
demonstriert worden [89]. Eine Übersicht darüber, welche Instrumente sich für die
Messung troposphärischer Aerosole und Spurengase eignen, geben [134, 150]. Die meisten der
Instrumente wurden, wie üblich, in der Erprobungs- und Entwicklungsphase auf dem Space
Shuttle eingesetzt. In der aktuellsten Satellitengeneration (Mission to Planet Earth, siehe
Abschn. 4.8) sind diese Instrumente jedoch bereits Standard, SCIAMACHY (siehe § 671) auf
dem 2002 gestarteten EnviSat (siehe Abschn. 4.4) ist ein Beispiel, OCO ein weiteres.
§ 526 Ein typisches Beispiel für diese Entwicklung vom Shuttle- zum Satelliteninstruments
ist MAPS (Measurement of Air Pollution from Satellites [546, 545]) – eines der daraus für
eine Satellitenmission abgeleiteten Instrumente ist MOPITT [322] auf Terra [617]. MAPS
ist ein Gasfilter-Korrelationsradiometer, das 1981 und 1984 auf Shuttle-Flügen eingesetzt
wurde. MAPS misst die vom System Erde-Atmosphäre emittierte Strahlung. Diese Strahlung
wird mit der Referenzstrahlung einer geschwärzten Aluminiumplatte verglichen, die
nicht durch atmosphärische Einflüsse verändert ist. Drei Detektoren messen die Strahlung
des Erde-Atmosphäre-Systems und der Referenzplatte, wobei die Strahlung vor jedem Detektor
einen gasgefüllten Hohlraum durchsetzen muss, der es erlaubt, die Messungen jeweils
auf einen bestimmten Höhenbereich in der Atmosphäre zu beziehen [176, 199]. Korrigiert
man diese Daten gegen die Beeinflussung durch Kohlendioxid, Stickoxide, Ozon, Wasserdampf
und Wolken, so ist dieses Instrument am empfindlichsten gegenüber Veränderungen
in der Kohlenmonoxid-Konzentration im Höhenbereich zwischen 3 und 8 km, d.h. in der
mittleren Troposphäre. Andere Korrekturen und Füllgase erlauben die Untersuchung anderer
Spurengase (daher unterscheiden sich die Erläuterungen im NSSDC Master Catalog [505]
für die einzelnen Shuttle-Einsätze von MAPS) – allerdings natürlich nur so lange, wie nicht
die darüber liegenden Atmosphärenschichten in den entsprechenden Wellenlängenbereichen
stärker emittieren.
§ 527 Die Weiterentwicklung von MAPS soll TRACER (Tropospheric Radiometer for Atmospheric
Chemistry and Environmental Research) sein. TRACER wird in der Lage sein,
sowohl Kohlenmonoxid als auch Methan zu messen. Messungen sollen möglich sein für die
c○ M.-B. Kallenrode 2. Juli 2008