Eine Illustration der Zwillingswürfel der PEFIRE-Mission der NASA, die die von den Erdpolen ins All abgegebene Wärme überwachen wird (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)
Die NASA bereitet sich darauf vor, zwei winzige Zwillingsraumschiffe zu den Enden der Erde zu schicken, um Daten zu sammeln, die im Kampf gegen den Klimawandel hilfreich sein werden.
Die schuhkartongroßen Satelliten oder „Cubesats“ des Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment (PREFIRE) werden im Frühjahr 2024 starten. In einer Höhe von 470 bis 650 Kilometern über der Erde werden sich die beiden Satelliten in einer nahezu polaren Umlaufbahn befinden und sich in der Atmosphäre kreuzen.
PREFIRE wird zum ersten Mal das gesamte Spektrum der Wärmeverluste in den Polarregionen der Erde messen. Diese kalten Gebiete unseres Planeten fungieren als Thermostat der Erde und regulieren das Klima, indem sie überschüssige Energie aus den Tropen ableiten. Kurz gesagt, PREFIRE wird unsere Klimamodelle genauer machen – ein sehr wichtiges Ziel, da sich unser Planet aufgrund menschlicher Aktivitäten weiterhin unorganisch erwärmt.
„Wir haben das Potenzial, einige grundlegende Dinge darüber zu entdecken, wie unser Planet funktioniert“, sagte Brian Drouin, stellvertretender Leiter der Mission am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, in einer Erklärung. „Bei Klimaprojektionen entsteht ein Großteil der Unsicherheit durch das, was wir nicht über den Nord- und Südpol wissen und wie effizient die Strahlung in den Weltraum abgegeben wird. Die Bedeutung dieser Strahlung war für einen Großteil des Weltraumzeitalters nicht bekannt, aber jetzt wissen wir es und sind bestrebt, sie zu messen“.
Die globale Durchschnittstemperatur der Erde steigt, was eine direkte Folge der Treibhausgase ist, die durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre gelangen, vor allem durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe.
Und obwohl die globale Erwärmung eine Gefahr für Menschen und Wildtiere auf dem ganzen Planeten darstellt, gibt es keinen Ort auf der Erde, der die Auswirkungen des Klimawandels mehr zu spüren bekommt als die Arktis. Seit den 1970er Jahren hat sich diese Polarregion im nördlichsten Teil der Erde dreimal so schnell erwärmt wie jeder andere Ort auf der Welt. Infolgedessen hat sich das winterliche Meereis in der Arktis um mehr als 15.900 Quadratmeilen (41.200 Quadratkilometer) pro Jahr verringert, was einem Verlust von 2,6 % pro Jahrzehnt entspricht.
Am anderen Ende der Erde, in der Antarktis, sieht es ähnlich düster aus. In dieser südlichen Polarregion verlieren die Eisschilde im Durchschnitt etwa 150 Milliarden Tonnen pro Jahr an Masse.
Die Veränderungen in diesen Polarregionen haben Auswirkungen auf den gesamten Globus und beeinflussen sowohl die Temperatur als auch die Zirkulation der Ozeane.
Etwa ein Drittel des Meeresspiegelanstiegs seit 1993 geht auf das Konto von Wasser, das von geschmolzenen Eisschilden in der Antarktis und in Grönland stammt. Der Anstieg des Meeresspiegels hat sowohl direkte als auch indirekte Auswirkungen auf den Menschen, insbesondere auf die Menschen in Küstengemeinden. Überschwemmungen an der Küste erhöhen das Verletzungs- und sogar das Sterberisiko; sie können auch dazu führen, dass nahe gelegene Gewässer und Landflächen mit ungeklärten Abwässern kontaminiert werden.
In bestimmten Regionen begünstigen Überschwemmungen an der Küste auch den richtigen Lebensraum für Moskitos, was das Risiko einer Ansteckung mit schweren, durch Insekten übertragenen Krankheiten wie dem West-Nil-Virus erhöht. Darüber hinaus kann der Verlust von Land die Verkehrsinfrastruktur beschädigen, was sich auf den Zugang zur Gesundheitsversorgung und zu öffentlichen Dienstleistungen auswirkt und Branchen wie Landwirtschaft und Tourismus beeinträchtigt.
Sonnenlicht wird von der Tschuktschensee, einem Teil des Arktischen Ozeans, reflektiert. (Bildnachweis: NASA/Kathryn Hansen)
„Wenn man die Polarregionen verändert, verändert man auch das Wetter auf der ganzen Welt grundlegend“, sagte Tristan L’Ecuyer, leitender Forscher bei PREFIRE und Wissenschaftler an der Universität von Wisconsin-Madison. „Extreme Stürme, Überschwemmungen, Küstenerosion – all diese Dinge werden von den Vorgängen in der Arktis und Antarktis beeinflusst.“
Um diese Veränderungen zu verstehen, sie vorherzusagen und ihre Auswirkungen zu begrenzen, müssen Wissenschaftler eine Fülle von physikalischen Prozessen in hochpräzise Klimamodelle einbeziehen. Allerdings werden die Prognosen derzeit durch einen Mangel an Daten darüber beeinträchtigt, wie effizient die Pole Wärme in den Weltraum abstrahlen. Hier kommt das Konzept der NASA-Zwillingssonde ins Spiel.
Indem die PREFIRE-Sonde verschiedenen Bahnen rund um den Globus folgt und sich an den Polen alle paar Stunden überschneidet, kann sie die Abdeckung der Polarregionen maximieren. Durch den Einsatz einer ähnlichen Technologie wie die des Mars Climate Sounder auf dem Mars Reconnaissance Orbiter der NASA wird die Zwillingssonde auch in der Lage sein, Wellenlängen im fernen Infrarot zu überwachen, die bisher noch nie systematisch gemessen wurden.
Diese Wellenlängen sind für 60 % der Energie verantwortlich, die aus den Polarregionen unseres Planeten ins All fließt.
Das bedeutet, dass PREFIRE in der Lage sein sollte, neue Daten zu einer Reihe von Klimavariablen zu liefern, einschließlich der atmosphärischen Temperatur, der Oberflächeneigenschaften, des Wasserdampfs und der Wolken, wodurch eine große Lücke in den Klimamodellen geschlossen und den Wissenschaftlern ein genaueres Bild des Klimawandels vermittelt wird.
Die beiden PREFIRE-Satelliten sollen im Mai von Neuseeland aus starten, wobei die Satelliten getrennt voneinander und im Abstand von zwei Wochen abheben sollen.
„Wenn unsere Klimamodelle konvergieren, werden wir beginnen, wirklich zu verstehen, wie die Zukunft in der Arktis und Antarktis aussehen wird“, schloss L’Ecuyer.
