Durch die Verteilung von Wärme und Feuchtigkeit rund um den Globus ist der Ozean eine treibende Kraft für das Wetter der Erde. Das Wetter bestimmt nicht nur, was Sie in der kommenden Woche zur Arbeit tragen werden – sondern auch, ob die Weizenernte in Nebraska genug Regen bekommt, um zu reifen, ob der Schnee in den Sierras ausreicht, um den Wasserbedarf Südkaliforniens zu decken, ob die Hurrikansaison im Atlantik schwach oder heftig sein wird oder ob El Niño die Sardellenfischerei im Ostpazifik beeinflussen wird., Langfristige Wettermuster beeinflussen die Wasser-und Lebensmittelversorgung, Handelslieferungen und Immobilienwerte. Der Ozean kann sogar das Wachstum von Zivilisationen fördern oder sie töten. Sie können dem Wetter nicht entkommen oder es sogar ändern – aber seine Laune vorhersagen zu können, macht seine Auswirkungen überschaubar. Und nur wenn wir die Dynamik des Ozeans der Erde verstehen, können wir beginnen, seine Auswirkungen auf unsere Gesellschaften vorherzusagen.
Der Ozean hat auch einen signifikanten Einfluss auf das Globale Klima. Der Ozean bedeckt 70% der Erdoberfläche, hat aber seit den 1970er Jahren mehr als 93% der überschüssigen Wärme aus Treibhausgasemissionen absorbiert. Dieses große Reservoir tauscht kontinuierlich Wärme, Feuchtigkeit und Kohlendioxid mit der Atmosphäre aus, treibt unsere Wettermuster voran und beeinflusst die langsamen, subtilen Veränderungen in unserem Klima., Der Ozean beeinflusst das Klima durch: Absorption von Sonnenstrahlung und Freisetzung von Wärme, die zur Förderung der atmosphärischen Zirkulation erforderlich ist, Freisetzung von Aerosolen, die die Wolkendecke beeinflussen, Bereitstellung des größten Teils des Wassers, das als Regen an Land fällt, Absorption von Kohlendioxid aus der Atmosphäre und Speicherung für Jahre bis Millionen von Jahren.
Ozeanoberflächentopographie
Nur aus dem Weltraum können wir die Höhe unseres riesigen Ozeans auf globaler Ebene beobachten und kritische Veränderungen der Meeresströmungen und Wärmespeicherung überwachen., Kontinuierliche Daten von Satelliten wie TOPEX / Poseidon, Jason-1, OSTM / Jason-2 und Jason-3 helfen uns, die Auswirkungen der sich ändernden Ozeane auf unser Klima und auf weitreichende Klimaereignisse wie El Niño und La Niña zu verstehen und vorauszusehen.
Wie können wir Veränderungen im ozeanischen Wärmebudget messen und verfolgen? Wir müssen sowohl Meeresströmungen als auch Wärmespeicher des Ozeans kennen. Wie Winde um die Höhen und Tiefen des atmosphärischen Drucks wehen, strömen Meeresströmungen um Höhen und Tiefen des ozeanischen Drucks., Diese können aus der Höhe der Meeresoberfläche, auch Ozeanoberflächentopographie genannt, bestimmt werden. Die Meeresströmungsgeschwindigkeit kann somit aus der Neigung der Meeresoberfläche berechnet werden. Wenn sich das Wasser erwärmt, dehnt es sich aus und zieht sich beim Abkühlen zusammen, was sich auch auf die Höhe der Meeresoberfläche auswirkt. Die Messung der Ozeanoberflächentopographie liefert somit die erforderlichen Informationen für die Untersuchung der globalen Ozeanzirkulation und des Wärmebudgets des Ozeans., Eine konsistente Messung der Meeresoberfläche zur Aufrechterhaltung einer Datenbank der Ozeanoberflächentopographie kann dazu beitragen, kurzfristige Wetteränderungen und längerfristige Klimamuster vorherzusagen.
Seit 1992 verfolgen NASA, NOAA und unsere europäischen Partner die globale Topographie der Meeresoberfläche mit gemeinsamen Meereshöhenmessersatellitenmissionen aus einer Umlaufbahn von 1336 km über der Meeresoberfläche. Die Radarhöhenmesser der Raumfahrzeuge messen den genauen Abstand zwischen Satellit und Meeresoberfläche., Die Round-Trip-Reisezeit von Mikrowellenpulsen, die vom Raumfahrzeug an die Meeresoberfläche gesendet und zum Raumfahrzeug zurückgesprungen werden, liefert Daten, die die Meeresoberflächenhöhe und die Topographie der Meeresoberfläche anzeigen. Die genaue Höhe des Satelliten wird durch ein ausgeklügeltes Schätzverfahren bestimmt, das auf Instrumentensystemen an Bord des Satelliten und einem Netzwerk von Bodenempfängern auf der ganzen Welt basiert. Die Details der Form der zurückgegebenen Radarpulse geben auch Auskunft über die Windgeschwindigkeit und die Wellenhöhe., Ozeanhöhenmissionen überwachen groß angelegte Funktionen wie Rossby-und Kelvin-Wellen, verfolgen El Niños wie die Großereignisse von 1997-1998 und 2015-2016 und untersuchen langfristige Veränderungen wie die pazifische Dekadenzschwingung.
Die hohe Genauigkeit dieser Messungen hat die Satellitenaltimetrie zu einer effizienten Methode zur Überwachung der Variation des globalen mittleren Meeresspiegels in Bezug auf den globalen Klimawandel gemacht. TOPEX / Poseidon (1992-2006) wurde 2001 beigetreten und später durch Jason-1 (2001-2013) ersetzt, das die Datenbank weiter aufbaute., Die Mission GRACE (the Gravity Recovery and Climate Experiment) (2002-2017) half dabei, globale Messungen zu verfeinern und den Nutzen aller bisherigen Altimetriedaten zu erhöhen. Die im Juni 2008 gestartete Mission zur Ozeanoberflächentopographie auf dem Satelliten Jason-2 (OSTM/Jason-2) brachte die Messungen der Ozeanoberflächentopographie in einen Betriebsmodus für die weitere Klimaprognoseforschung sowie für wissenschaftliche und industrielle Anwendungen., Die NASA und ihre Missionspartner wurden für drei bis fünf Jahre konzipiert und haben die Entscheidung getroffen, die Mission am 1.Oktober 2019 zu beenden, nachdem eine Verschlechterung des Energiesystems des Raumfahrzeugs festgestellt wurde.
Die Geschichte endet nicht dort. Januar 2016 gestartet, um die US-europäischen Satellitenmessungen globaler Meereshöhenveränderungen fortzusetzen. Es ist wichtig, eine Überlappung zwischen den Satelliten zu haben, damit Wissenschaftler Instrumente auf dem neuen Satelliten genau kalibrieren können., Mai 2018 gestartet wurde, hat die Aufzeichnung regionaler Gravitationsschwankungen fortgesetzt und uns über Veränderungen der Gletscher, des Grundwassers, des Meeresspiegels und der Gesundheit unseres Planeten als Ganzes informiert.,
Aufgrund der Wichtigkeit einer langfristigen Aufzeichnung des Meeresspiegels ist die Kontinuität des Dienstes von Raumfahrzeugen (Sentinel-6 Michael Freilich und Sentinel-6B) auf der Horizont, um eine ausreichende Überlappung mit Jason-3 zu gewährleisten, um hochpräzise Meeresoberflächenhöhenmessungen zu erhalten. Sentinel-6 Michael Freilich soll im November von 2020 starten, während Sentinel-6B 2025 in den Weltraum fliegen wird., Darüber hinaus werden die Sentinel-6-Satelliten auch ein globales Navigationssatellitensystem enthalten-Radio Occultation (GNSS-RO) Instrument. Die GNSS-RO-Messungen liefern Informationen über Atmosphärendruck, Temperatur und Wasserdampf. Die Funkobskultationsdaten sind wichtig, um den Bedürfnissen der meteorologischen und Klimabenutzer gerecht zu werden. Noch aufregender werden die Sentinel-6-Satelliten bessere Einblicke in Veränderungen in Küstenregionen bieten.