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CRC 1464: TerraQ – Relativistic and Quantum-based Geodesy
 
CRC 1464: TerraQ – Relativistic and Quantum-based Geodesy News & Events Outreach projects
MS Wissenschaft

Den Klimawandel aus dem All messen

Die MS Wissenschaft ist das Ausstellungsschiff des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. 2023 legt  es von Mai bis September mit einer Ausstellung zum Thema "Unser Universum" in rund 30 deutschen Städten an. Der Sonderforschungsbereich TerraQ ist mit an Bord und präsentiert ein Modell eines Satellitenpaares zur Vermessung des Schwerefelds der Erde, mit dem Rückschlüsse auf Klimawandelveränderungen möglich sind.

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Mit Satelliten auf der Spur schmelzender Gletscher

Die Erdanziehungskraft ist nicht überall auf der Erde gleich stark. Orte mit großer Masse, beispielsweise Gebirge, haben eine etwas stärkere Gravitation, Orte mit kleinerer Masse, eine etwas geringere. Aus dem Weltraum lassen sich diese Unterschiede in der Erdanziehungskraft sehr genau messen. Das Satellitenpaar der GRACE Follow-On Mission umkreist die Erde und ändert den Abstand zueinander, je nachdem ob es Gebiete mit größerer oder kleinerer Gravitation überfliegt. Die Änderungen im Abstand können sie auf einige Milliardstel Meter genau bestimmen.

Das Satellitenpaar liefert jeden Monat ein neues Bild des Schwerefelds der Erde. So kann bestimmt werden, wie sich Massen über die Zeit verändern. Etwa, weil Gletscher schmelzen oder der Grundwasserspiegel schwankt. Satellitenmissionen liefern so wichtige Daten zu klimarelevanten Prozessen.

© Jan Hosan/QuantumFrontiers

Das Schwerefeld der Erde

Die Zusammensetzung der Erde (Landmassen, Meere, etc.) variiert, dadurch ist sie an manchen Stellen schwerer als an anderen.
Das Geoid stellt das Schwerefeld der Erde dar und zeigt uns die Massenverteilung (und dessen Änderungen) unseres Planeten.
In den gelben und roten Bereichen befindet sich viel Masse, an den blau gefärbten Orten vergleichsweise wenig.

Bild der Erdkugel in Rot- bis Blautönen. Der Hauptanteil ist grünlich. Südamerika ist erkennbar, hier ist die östliche Landregion rot, hier sind die Anden. Vor der Küste sind die Gebiete blau. Bild der Erdkugel in Rot- bis Blautönen. Der Hauptanteil ist grünlich. Südamerika ist erkennbar, hier ist die östliche Landregion rot, hier sind die Anden. Vor der Küste sind die Gebiete blau. Bild der Erdkugel in Rot- bis Blautönen. Der Hauptanteil ist grünlich. Südamerika ist erkennbar, hier ist die östliche Landregion rot, hier sind die Anden. Vor der Küste sind die Gebiete blau. © NASA
12 Einzelbilder, die in Blau- bis Rottönen das Schwerefeld im Verlauf eines Jahres von Südamerika zeigen. Von März bis Juni starke Rotfärbung, also viel Masse. Das zeigt die Regenzeit im Amazonas an. Von September bis November ist das Gebiet blau gefärbt. Hier ist wenig Masse. Es herrscht Trockenzeit 12 Einzelbilder, die in Blau- bis Rottönen das Schwerefeld im Verlauf eines Jahres von Südamerika zeigen. Von März bis Juni starke Rotfärbung, also viel Masse. Das zeigt die Regenzeit im Amazonas an. Von September bis November ist das Gebiet blau gefärbt. Hier ist wenig Masse. Es herrscht Trockenzeit 12 Einzelbilder, die in Blau- bis Rottönen das Schwerefeld im Verlauf eines Jahres von Südamerika zeigen. Von März bis Juni starke Rotfärbung, also viel Masse. Das zeigt die Regenzeit im Amazonas an. Von September bis November ist das Gebiet blau gefärbt. Hier ist wenig Masse. Es herrscht Trockenzeit © Weigelt

Mit dem Schwerefeld können wir auch Regen- und Trockenzeiten darstellen.
Hier im Amazonasgebiet im Jahr 2008.
Rot: viel Masse (= Regen), blau: wenig (= Trockenheit).

Erkenntnisse der GRACE-FO Mission

Globaler Meeresspiegelanstieg

Mit der Satellitenmission GRACE und der aktuellen Folgemission GRACE-FO können wir den globalen und regionalen Meeresspiegelanstieg überwachen.

20 Jahre Satellitenmission haben uns gezeigt, dass der globale Meeresspiegel in dieser Zeit um 3,3 mm/Jahr angestiegen ist.

In manchen Regionen lag der Anstieg teilweise sogar bei 12 mm/Jahr.

X-Y plot des Meeresspiegelanstiegs. Auf der X-Achse sind die Jahre ab Anfang 1990er bis 2020 abgebildet. Auf der Y-Achse der Mittlere Meeresspiegel in cm. Der Meeresspiegel startet bei 0cm und endet im Jahr 2020 bei etwa 8cm. X-Y plot des Meeresspiegelanstiegs. Auf der X-Achse sind die Jahre ab Anfang 1990er bis 2020 abgebildet. Auf der Y-Achse der Mittlere Meeresspiegel in cm. Der Meeresspiegel startet bei 0cm und endet im Jahr 2020 bei etwa 8cm. X-Y plot des Meeresspiegelanstiegs. Auf der X-Achse sind die Jahre ab Anfang 1990er bis 2020 abgebildet. Auf der Y-Achse der Mittlere Meeresspiegel in cm. Der Meeresspiegel startet bei 0cm und endet im Jahr 2020 bei etwa 8cm. © Wiese

Schmelzen der Eismassen in Grönland

X-Y plot der Massenvariation in Grönland. Y-Achse zeigt die Massenvariation in Gigatonnen, von -2000 bis +2000. X-Achse zeigt die Jahre 2002 bis 2018. Die Masse in Grönland nimmt über die Zeit stetig ab. Im Schnitt 285 Gigatonnen pro Jahr X-Y plot der Massenvariation in Grönland. Y-Achse zeigt die Massenvariation in Gigatonnen, von -2000 bis +2000. X-Achse zeigt die Jahre 2002 bis 2018. Die Masse in Grönland nimmt über die Zeit stetig ab. Im Schnitt 285 Gigatonnen pro Jahr X-Y plot der Massenvariation in Grönland. Y-Achse zeigt die Massenvariation in Gigatonnen, von -2000 bis +2000. X-Achse zeigt die Jahre 2002 bis 2018. Die Masse in Grönland nimmt über die Zeit stetig ab. Im Schnitt 285 Gigatonnen pro Jahr © Wiese

Die Satellitenmissionen haben auch die Veränderung im Grönlandeis zeigen können.

In den Jahren von 2002 bis 2017 hat das Grönlandeis stetig abgenommen. Im Schnitt sind jährlich 285 Gigatonnen Eis abgeschmolzen.

Das Auf und Ab der blauen Dreiecke in der Grafik, zeigt die saisonalen (z.B. Winter) Schwankungen.

Last Change: 13.06.23 Print

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