Nächster Schritt auf dem Weg zur ESA-Satellitenmission

21. November 2023

Das globale und regionale Klima und Wetter werden von der Zirkulation und Zusammensetzung der mittleren Atmosphäre wesentlich beeinflusst. In diesem Höhenbereich zwischen etwa fünf und 100 Kilometern spielen Treibhausgase und Luftschadstoffe, z. B. aus Industrie, Verkehr und Landwirtschaft, eine wichtige Rolle. Mit der Satellitenmission CAIRT (Changing-Atmosphere Infrared Tomography), die Wissenschaftler:innen des Forschungszentrums Jülich und ihre Partner konzipiert haben, sollen diese Prozesse und ihre Einflüsse auf die Erdatmosphäre detailliert untersucht werden. Die europäischen Weltraumagentur ESA hat CAIRT nun in einem mehrstufigen Verfahren als eine von zwei möglichen Missionen ausgewählt, die für die elfte europäische Erderkundungsmission „Earth Explorer 11“ starten könnte. Die endgültige Auswahl findet nach einer abschließenden Studie im Sommer 2025 statt.

Die innovativen Beobachtungen von CAIRT basieren auf der dreidimensionalen tomographischen Vermessung der mittleren Atmosphäre mit einem bildgebenden Infrarotspektrometer. Der Prototyp GLORIA wurde in Jülich von Wissenschaftler:innen des Instituts für Stratosphärenforschung und Ingenieur:innen des Zentralinstituts für Engineering, Elektronik und Analytik gemeinsam mit Kolleg:innen des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) entwickelt und gebaut und in den vergangenen zehn Jahren sehr erfolgreich bei Flugzeug- und Ballonkampagnen eingesetzt, zum letzten Mal im Rahmen der vom Forschungszentrum Jülich und der Universität Mainz gemeinsam koordinierten PHILEAS-Kampagne.

Für die an CAIRT beteiligten Wissenschafler:innen ist die Entscheidung der ESA ein Grund zum Feiern. „Für uns bedeutet das, dass die Mission nun in die sogenannte Phase A eintritt. Unsere Planungen werden damit viel konkreter“, erläutert Prof. Björn-Martin Sinnhuber vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung des KIT. Er ist Leiter eines wissenschaftlichen Beratungsteams, das die ESA bei der Entwicklung des Missionsvorschlags unterstützt.

Nächster Schritt auf dem Weg zur ESA-Satellitenmission — Blick von CAIRT auf eine atmosphärische Welle, die durch Wind über die Anden angeregt wird. Die blauen und roten Schichten zeigen die kalten und warmen Phasen der Welle an.

Der Jülicher Wissenschaftler Dr. Peter Preusse, Mitglied des wissenschaftlichen Beratungsteams, ist begeistert von den Einblicken, die CAIRT in kleinräumige dynamische Prozesse geben wird. „Mit den in Jülich entwickelten tomographischen Verfahren erhalten wir erstmals genaue globale Informationen über die dreidimensionale Struktur von Wellen, die die Zirkulation, das heißt die Winde, in der mittleren Atmosphäre antreiben und zurzeit eine der Hauptfehlerquellen in Klima- und Wettermodellen darstellen“, so Preusse. „Darüber hinaus wird CAIRT eine Vielzahl von Treibaussubstanzen und ozonzerstörenden Substanzen in höher räumlicher Auflösung liefern, die zur Überprüfung neuer Klima- und Wettermodelle dringend benötigt werden“, ergänzt Dr. Jörn Ungermann vom Institut für Stratosphäre, der GLORIA-Messungen zur Demonstration von CAIRT-Missionszielen koordiniert.

Das ESA-Beratungsteam von CAIRT setzt sich aus Expertinnen aus Jülich, Karlsruhe (Vorsitz), Bologna, Brüssel, Granada, Leeds, Oulu, Oxford, Paris, Reading und Toronto zusammen. Studien simulierter Messungen aus den beteiligten Instituten helfen, die Instrument-Spezifikationen festzulegen.