Illustration eines koronalen Massenauswurfs, der auf die Erdatmosphäre trifft und einen künstlichen Satelliten zerstört (Bildnachweis: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
In den letzten 25 Jahren hat sich in Bezug auf das Weltraumwetter viel verändert.
Die Technologie hat sich verbessert, und Wissenschaftler haben nach historischen geomagnetischen Stürmen wie dem Halloween-Sonnensturm im Oktober 2003 und dem Gannon-Ereignis im Mai 2024 Erkenntnisse über extreme Weltraumwetterereignisse gewonnen. Mit Blick auf die Zukunft suchen die Wissenschaftler des Space Weather Prediction Center (SWPC) der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) nun nach Möglichkeiten, die Öffentlichkeit besser über Weltraumwetterereignisse zu informieren, die die Erde beeinflussen könnten. Aus diesem Grund bittet die NOAA die Öffentlichkeit um Vorschläge, wie die Weltraumwetter-Skalen umgeschrieben werden sollen.
NOAA hat in Zusammenarbeit mit dem National Weather Service (NWS) einen Aufruf veröffentlicht, in dem Organisationen und die Öffentlichkeit gebeten werden, Informationen darüber zu teilen, welche Überarbeitungen zur Aktualisierung der Weltraumwetter-Skalen beitragen könnten. Ziel ist es, das Verständnis für mögliche Weltraumwetterbedingungen und deren Auswirkungen auf Menschen im Weltraum und auf der Erde sowie für verschiedene Systeme, die in der Vergangenheit betroffen waren, zu erleichtern.
„Der Nutzerkreis und die Bedürfnisse haben sich geändert, die Möglichkeiten, die Wissenschaft und unser Verständnis der Wissenschaft – es hat sich viel geändert. Aber die Maßstäbe haben sich praktisch nicht geändert, und das müssen sie auch nicht.“ sagte Bill Murtagh, Programmkoordinator für das Space Weather Prediction Center (SWPC) der NOAA, in einem Interview mit kosmischeweiten.de.
Die Weltraumwetter-Skala der NOAA wurde 1999 geschaffen, als das Weltraumwetter mit der Einführung neuer Technologien zur Untersuchung des Wetters im Weltraum an Popularität gewann. Die Raumsonden wurden mit verschiedenen Instrumenten ausgestattet, um den Sonnenwind zu untersuchen und die Sonnenaktivität im Auge zu behalten.
„Das Weltraumwetter begann sich wirklich zu einer Wissenschaft zu entwickeln, die in vielen Bereichen von Interesse war, weil wir begannen, es zu schätzen, als jede neue Technologie eingeführt und entwickelt wurde und die Anfälligkeit für das Weltraumwetter mit ihr einherging“, sagte Murtagh.
Die Weltraumwetterskalen der NOAA wurden nach bestehenden Skalen modelliert, die zur Kategorisierung meteorologischer Ereignisse hier auf der Erde verwendet werden. „Wir haben hier im SWPC in den Jahren 1997-1998 darüber diskutiert, dass wir Skalen haben sollten, aber wir wollten, dass die Skalen etwas sind, das die Bürger dieser Nation verstehen können“, erklärte Murtagh.
„Jeder weiß, was ein Hurrikan der Kategorie 5 oder ein EF-4-Tornado ist, also haben wir unsere Skalen im Wesentlichen nach diesen Skalen modelliert, nämlich von eins bis fünf. Das ist es, was die Bürgerinnen und Bürger verstehen können, wobei eins ein leichter und fünf ein extremer Zustand ist.“
Illustration eines koronalen Massenauswurfs, der auf die Erdatmosphäre trifft. (Bildnachweis: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
Die Skalen beziehen sich auf drei verschiedene Ereignisse und erklären die verschiedenen Arten von Umweltauswirkungen, die sie haben können, sowie deren Schweregrad. Darüber hinaus enthält jede der Skalen Angaben darüber, wie wahrscheinlich es ist, dass die jeweilige Art von Ereignis im Durchschnitt auftritt und welche Intensität mit der jeweiligen Stufe verbunden ist.
Bei geomagnetischen Stürmen konzentrieren sich die Skalenkategorien auf die Auswirkungen auf den Betrieb von Raumfahrzeugen, Stromnetzen und anderer terrestrischer Infrastruktur.
NOAA’s Skala für geomagnetische Stürme. (Bildnachweis: NOAA/SWPC)
In den Kategorien der Sonnenstrahlung werden die biologischen Auswirkungen auf Astronauten und Flugzeugpassagiere sowie die möglichen Auswirkungen auf Satelliten und andere Systeme berücksichtigt.
NOAA’s Skala für Solar Radiation Storms. (Bildnachweis: NOAA/SWPC)
Die dritte Skala, Radio-Blackouts, konzentriert sich auf die Auswirkungen, die das Weltraumwetter auf den Hochfrequenzfunk (HF) und die Navigationssysteme haben könnte.
NOAA’s Radio Blackouts Skala. (Bildnachweis: NOAA/SWPC)
Murtagh erklärte, dass die Skalen auf den drei Hauptgruppen der Auswirkungen von Sonneneruptionen basieren.
„Wir haben die drei primären Bereiche, die drei Schlüsselelemente einer Eruption auf der Sonne, identifiziert. Der erste Bereich ist die Sonneneruption, die Emissionen, die wir als Sonneneruptions-Radio-Blackout (R) bezeichnen. Kurz danach strömen die energiereichen Teilchen ein, die energiereichen Protonen, und das ist unser Strahlungssturm der Skala S. Und dann das letzte Stück, der große koronale Massenauswurf (CME)“, so Murtagh.
„Er macht sich auf den Weg zur Erde, beeinflusst das Magnetfeld, und dann haben wir einen geomagnetischen Sturm, und das wäre dann die G-Skala.“
Geomagnetische Stürme enthalten geladene Sonnenteilchen, die durch das Magnetfeld der Erde über die Pole geschleudert werden, wo sie mit der Atmosphäre interagieren und leuchtende Polarlichter erzeugen. (Bildnachweis: Matthew Dominick/NASA/X)
Seit der Erstellung der Skalen hat sich der Nutzerkreis von einer wissenshungrigen Öffentlichkeit zu verschiedenen Unternehmen entwickelt, die sich mehr damit beschäftigen, wie sich das Weltraumwetter speziell auf die von ihnen betreuten Gemeinden und Kunden auswirken kann.
Zum Beispiel begannen Notfallorganisationen wie die Federal Emergency Management Agency (FEMA), sich beim SWPC zu erkundigen, ob und wie sich Funkausfälle auf die Kommunikation über Satelliten und Mobiltelefone auswirken könnten, und zwar auf der Grundlage des Wortlauts in der Funkausfallskala. Weitere Beispiele waren die Bedenken hinsichtlich der verschiedenen „Strahlungsniveaus“, die ein Sonnensturm bedeuten könnte.
„Wir haben eine Skala, die Sonnenstrahlung heißt, und die Stufe S4, die als schwere Strahlung bezeichnet wird. Wenn der Öffentlichkeit gesagt wird, dass die Strahlung in der Luft so stark zunehmen wird, dass wir von einem schweren Strahlungssturm sprechen, ist das sehr besorgniserregend“, sagte Murtagh.
Sogar Fluggesellschaften haben der NOAA mitgeteilt, dass sie besser verstehen wollen, was die Skalen für ihre Passagiere bedeuten.
„Wir hatten letztes Jahr die großen Fluggesellschaften hier bei uns, und sie sagten alle: ‚Ihr müsst das ändern, oder?‘ Wir haben schwere Turbulenzen, wir haben schwere Vereisung, und wir wissen, was das bedeutet, aber schwere Strahlung? Werden die Leute wegen der Strahlenkrankheit erbrechend aus dem Flugzeug steigen, werden sie sterben? Die Menschen wissen es einfach nicht, und das ist ein weiteres Problem, mit dem wir uns auseinandersetzen mussten“, so Murtagh.
Raumfahrzeugbetreiber sind auch an neuen Weltraumwetter-Skalen interessiert, da immer mehr kommerzielle Unternehmen für ihre Dienstleistungen auf Satelliten angewiesen sind, sagte Kim Klockow McClain, leitende Sozialwissenschaftlerin beim National Weather Service (NWS)
„Denken Sie an all die Cubesat-Konstellationen; diese Dinger werden an einigen Orten als kritische Infrastruktur genutzt und werden in einigen Entwicklungsländern das Internet bereitstellen. Wir bringen eine Menge davon in eine niedrige Erdumlaufbahn an Orten, die für einige dieser Phänomene sehr anfällig sind, von denen einige nicht direkt in den Skalen berücksichtigt werden, wie z. B. die neutrale Dichte“, sagte Klockow in einem Interview mit kosmischeweiten.de.
„Wir müssen darüber nachdenken, welche Entscheidungen die Menschen vor Ort treffen, und über die bloße Kategorisierung unserer Gefahren hinausgehen und wirklich versuchen, etwas über die Auswirkungen zu vermitteln. Dies ist eine Herausforderung, die sich durch alle Gefahrenbereiche zieht“, fügte Klockow hinzu.
Es wird erwartet, dass das NOAA bis Ende des Jahres die Ergebnisse bezüglich der neuen Weltraumwettersäcke fertigstellt, und die Informationen werden dann an verschiedene Regierungsbehörden weitergegeben, darunter das Weiße Haus, das Energieministerium, das Verkehrsministerium und die Federal Aviation Administration (FAA). Die Ergebnisse werden den Teams der NOAA und des NWS bei der Entscheidungsfindung helfen, welche Überarbeitungen unmittelbar und langfristig erforderlich sind.
„Wir werden sagen, Option eins ist dies, ich denke, das ist etwas, das wir tun sollten, und vielleicht können wir es mit dieser Änderung in sechs Monaten schaffen. Option zwei, eine sehr gute Idee, wird drei Jahre dauern, und ich empfehle, dass wir sie verfolgen. All diese Arten von Diskussionen werden stattfinden, und ich denke, dass wir innerhalb weniger Monate bis 2025 sinnvolle Änderungen an der Skala vornehmen könnten“, sagte Murtagh.
„Ich denke, wir können einige kleine, aber bedeutende Änderungen an den Skalen vornehmen. Kurzfristig können wir viel tun, aber im kommenden Jahr oder so werden wir auch einige größere Anstrengungen unternehmen.“
