CryoSat: Neuer Blick auf den Eisplaneten Erde

CryoSat soll Licht in einen langen Wissenschaftsstreit bringen: Wie tauen die Polkappen der Erde ab, wo nehmen sie zu oder bleiben sie – abgesehen von jahreszeitlichen Veränderungen – konstant? Die exakte Beantwortung dieser Frage ist von eminenter Bedeutung, spielt doch das Eis an den Polen für das globale Erdklima eine zentrale Rolle.

Die bereits im Orbit befindlichen Umweltsatelliten der ESA, wie ERS und ENVISAT, können aufgrund ihrer Umlaufbahn und Bahnneigung die entscheidenden Gebiete nördlich des 82. Breitengrades leider nicht vollständig abdecken. Diese Lücke im weltweiten Beobachtungsnetz der Europäischen Weltraumorganisation soll der Eisforschungssatellit CryoSat schließen.

Der von EADS Astrium in Friedrichshafen im Auftrag der ESA entwickelte und gebaute Satellit soll hierzu die Erde in 720 Kilometer Höhe auf einer polaren Bahn mindestens drei Jahre umkreisen. Das Hauptziel der Eisforschungsmission besteht in der präzisen Erfassung der Meer- und Landeismassen hinsichtlich Ausdehnung und Mächtigkeit.
CryoSat wird dabei winzige Dickeänderungen der Polareisschichten sowie frei schwimmender Eisplatten mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich ermitteln. Es gilt zu untersuchen, welche wechselseitigen Einflüsse zwischen dem Eis an den Polen und der globalen Erwärmung bestehen.

Das Gesamtbudget der Mission, an der deutsche Forscher maßgeblich beteiligt sind, beträgt 140 Mill. Euro.

Meereis: Keine verlässlichen Aussagen

Meereis ist eine 1 bis 4 Meter dicke Schicht gefrorenen Wassers, die den Arktischen Ozean sowie das Gebiet rund um den antarktischen Kontinent bedeckt. Meldungen, die von einem „Abschmelzen der Eismassen der Erde“ sprechen und eine Klimakatastrophe heraufbeschwören, tauchen zwar immer wieder auf. Zumeist im medialen Sommerloch. Doch derartige Horrorszenarien, die undifferenziert Land- und Meereis in einen Topf werfen, werden von den Wissenschaftlern zu Recht angezweifelt.

Es gibt bislang unzureichende direkte Beobachtungen von Veränderungen der Eismassen. Aufgrund der gewaltigen Größe von Arktis und Antarktis lassen sich gesicherte flächendeckende Beobachtungen der Eiskörper ausschließlich von Satelliten aus durchführen. Diese konnten aber bislang nur die – jahreszeitlich bedingten – Veränderungen der Ausdehnung des Eises, nicht aber seine Dicke und deren Veränderungen bestimmen.

Da es immer wärmere und kältere Jahre gibt, lassen sich Klimaveränderungen nur über sehr lange Zeiträume feststellen. Will man also gesicherte Tendenzen erkennen, werden Messreihen über mehrere Jahrzehnte benötigt.

Die bisherigen Wahrnehmungen hinsichtlich der Ausdehnung des Meereises an den Polen, die auf lokale Einzelmessungen beruhen und von Wissenschaftlern hochgerechnet wurden, sind widersprüchlich. Bessere Aussagen liefern Wettersatelliten. Nach ihren Messungen hat die flächenmäßige Ausdehnung des Meereises in der Arktis innerhalb von 30 Jahren um insgesamt neun Prozent abgenommen. Demgegenüber haben die Meereis-Bedeckungen in der Antarktis im gleichen Zeitraum nahezu äquivalent zugenommen. Beide Feststellungen können jedoch nicht einfach auf die Parameter Eismächtigkeit und Eisvolumen übertragen werden. Hierzu wird CryoSat erstmals eindeutiges Datenmaterial liefern.

Die räumliche und zeitliche Verteilung und Veränderung der Eisdicke des Meereises ist jedoch eine der wichtigsten Größen zur Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre in den eisbedeckten Gebieten. Sie stellt deshalb auch einen wesentlichen Parameter zur Überprüfung von Meereis- und Klimamodellen dar.

Weitere wissenschaftliche Fragestellungen im Focus von CryoSat sind:

• Wie stark reflektieren Eis und Schnee das Sonnenlicht?
• Wie isoliert die Meereisdecke das darunter liegende Meerwasser?
• Welchen Einfluss haben die abgetauten Eismassen auf die Meeresströmungen?