Wetterthemen im Fokus
Kunst der Strahlungsmessung
Wie arbeiten Wettersatelliten?
Das Herzstück jedes Wettersatelliten sind bildaufnehmende Sensoren, so genannte Radiometer. Ihre Funktionsweise ist durchaus mit den aus Digitalkameras bekannten Chips vergleichbar. Während handelsübliche Kameras jedoch nur das sichtbare Licht "einfangen", messen Radiometer die Strahlung in zahlreichen Spektralbändern. Dies eröffnet vielfältige Möglichkeiten, zum Beispiel Temperaturmessungen oder Aufnahmen bei Nacht.
Die Erde im sichtbaren Kanal eines Wettersatelliten
Bildquelle:NEODAAS - In diesem Kanal ist nur zur Mittagszeit die gesamte Erde sichtbar. Links ein eingefärbtes, rechts das originale Schwarzweißbild vom Satelliten Meteosat MSG 2 am 30. August 2010.
Hintergrund: Es gibt ein breites Spektrum elektromagnetischer Wellen. Licht ist nur ein sehr kleiner Ausschnitt davon, jedoch der einzige Wellenlängenbereich, den menschliche Sinnesorgane wahrnehmen können. Das menschliche Auge nimmt Wellenlängen zwischen 640 Nanometer (rote Farbe) und 380 Nanometer (violett) wahr. Andere Lebewesen, zum Beispiel Insekten, sind teilweise in der Lage, andere Spektralbereiche zu verwerten.
Die Erde im Infrarot- und im Wasserdampfkanal
Bildquelle:NEODAAS - Die Bilder stammen vom gleichen Aufnahmezeitpunkt wie die Darstellungen oben. Deutlich erkennbar ist, wie stark sich die Aufnahmen unterscheiden. Warme Landmassen erscheinen am dunkelsten. Im rechte Bild zeigen sich auch über Teilen der Sahara helle Strukturen, welche nicht als eigentliche Wolken zu interpretieren sind. Es handelt sich um Wasserdampf in höheren Luftschichten.
Das Gesamtspektrum elektromagnetischer Wellen reicht von Niederfrequenz mit Wellenlängen von tausenden Kilometern über Radio- und Mikrowellen bis zur Röntgen- und Gammastrahlung, deren Wellenlänge bis in atomare Größenordnungen reicht. Die Sensoren von Wettersatelliten empfangen und verarbeiten hauptsächlich Wellenlängen im sichtbaren, im infraroten und im Mikrowellenbereich. Während die Interpretation der Daten im sichtbaren Licht einfach ist (Fotos), müssen für die anderen Spektralbereiche die Strahlungsgesetze der Physik angewendet werden.
Die meisten Wettersatelliten können sowohl die elektromagnetische Strahlung, die von der Erdoberfläche ausgeht, als auch jene aus der Erdatmosphäre messen. Wenn ausschließlich die empfangene Strahlung ermittelt wird, spricht man von passiven Instrumenten. Aktive Instrumente senden dagegen Radar- oder Laserstrahlen aus und verwerten anschließend das von der Erde (oder der Atmosphäre) reflektierte Signal. Der sichtbare Kanal eines Wettersatelliten erfasst die von Erde und der Atmosphäre reflektierte Sonneneinstrahlung.
Bildquelle:WetterOnline Mitgliedschaft - WetterOnline bereitet die mit einem eigenen Empfänger gewonnen Satellitendaten auf und stellt sie für WetterOnline Mitglieder in Abständen von fünf Minuten bereit. Dieses Bild zeigt wieder aufreißende Bewölkung über Norddeutschland, die einzelnen Zellen der flockigen Bewölkung über Schleswig-Holstein haben einen Durchmesser von wenigen Kilometern.
Da Wolken aus Wassertropfen besonders stark reflektieren, erscheinen sie in diesem Kanal sehr hell. Hohe Wolken aus Eiskristallen absorbieren dagegen in einem etwas langwelligeren Bereich, weshalb sie im sichtbaren Kanal bereits schwerer zu erkennen sind. Dieser Wolkentyp sieht in einem anderen Kanal, der das nahe Infrarot erfasst, strahlend hell aus. Mit diesem Wissen kann ein Meteorologe durch den Vergleich der beiden Kanäle schon gut abschätzen, in welchen Höhenlagen sich Wolkenfelder befinden und wie kompakt sie sind.
