Wolken- und Wasserdampfbilder von Satelliten

Eine Information zu Meteosat aus der CD "Weather in Motion" der ESOC Darmstadt:

Die operationellen Meteosat-Satelliten sind 36.000 km über dem Äquator auf dem Nullmeridian positioniert. Nur einer von ihnen, Primärsatellit genannt, ist aktiv, während die anderen in Reservebereitschaft stehen. Sie können aber über jedem Punkt des Äquators stationiert werden. So war es zum Beispiel 1991 möglich, einen der drei im Weltraum befindlichen Meteosat-Satelliten nach Westen zu verschieben. Von seiner neuen Position über Amerika aus versorgt Meteosat-3 seitdem den Wetterdienst der Vereinigten
Staaten NOAA, der damals nur einen Satelliten im geostationären Orbit zur Verfügung hatte, mit Daten. Alle Meteosat-Satelliten (3) bestehen aus einer zylindrischen Tragstruktur, auf der ein trommelförmiger Körper und zwei weitere Zylinder konzentrisch montiert sind. Ihr Durchmesser beträgt 2,1 Meter bei einer Gesamthöhe von 3,195 Metern und einem Gewicht im Weltraum von 320 kg einschließlich 39 kg Treibstoff für Orbitalmanöver. Ihre Achse, um die sie sich mit 100 Umdrehungen pro Minute drehen, ist parallel zu der Rotationsachse der Erde ausgerichtet.

Die Hauptnutzlast von Meteosat ist ein multispektrales Radiometer, das Bilder der Erde in den drei Spektralbereichen liefert:

1 : 0,5-0,9 Mikrometer (sichtbares Licht) (4):
Die Sonnenstrahlung wird gemessen, die von der Erdoberfläche - Wasser, Land- und von Wolken, reflektiert wird. Die Ozeane erscheinen dunkel, das Land grau und die Wolkenoberflächen weiß.

2 : 5,7-7,1 Mikrometer (Infrarotabsorptionsbande des Wasserdampfs) (5):
Die thermische Strahlung wird gemessen, die der atmosphärische Wasserdampf der mittleren Troposphäre aussendet. Die dunklen Gebiete zeigen Regionen mit relativ hohen Strahlungstemperaturen und demzufolge niedriger Feuchte. Umgekehrt entsprechen die hellen Gebiete Regionen hoher Feuchte.

3 : 10,5-12,5 Mikrometer (thermisches Infrarot) (6):
Die thermische Strahlung von Oberflächen wird gemessen. Die dunklen Zonen repräsentieren warme Gebiete, wie Land, Ozeane und tiefe Wolken. Die weißen Zonen sind kalt und zeigen Bereiche hoher Bewölkung.

Diese Bilder, die zugleich die Grunddaten des Meteosat-Systems darstellen, bestehen in den beiden infraroten Spektralbereichen aus 2500 Linien zu jeweils 2500 Bildelementen; im sichtbaren Licht hat jedes Bild sogar 5000 Linien aus 5000 Bildpunkten. Die räumliche
Auflösung beträgt daher in den infraroten Spektralbereichen 5 km und 2,5 km im sichtbaren Licht.

Alle 30 Minuten wird ein kompletter Satz von drei Aufnahmen der von Meteosat "gesehenen" Erdkugel erzeugt. Eine Funkeinheit an Bord von Meteosat sendet die Rohdaten zu einer Bodenstation in Deutschland, von wo aus sie zum nahegelegenen ESA-Betriebszentrum ESOC (heute EUMETSAT) weitergeleitet werden. Dort werden die Satelliten und ihre Nutzlast gesteuert, die Rohdaten zu Bildern und abgeleiteten Wetterdaten
errechnet. Diese Informationen werden dann an Nutzer in aller Welt weitergeleitet. Meteosat ist mit Verstärkern und Antennen ausgestattet, die die Übermittlung endverarbeiteter Bilder und anderer meteorologischer Informationen (Wetterkarten sowie Bilder von anderen Wettersatelliten) von ESOC (heute EUMETSAT) aus zu den Nutzerstationen
gestatten.

Schließlich besitzt Meteosat 66 Telekommunikationskanäle, um Umweltdaten von halb- oder vollautomatischen Messstationen zu empfangen und nach Darmstadt weiterzuleiten.

Ein Beispiel zur Demonstration von Wasserdampfbildern
aus dem Meteosat-Archiv der EUMETSAT ((http://EUMETSAT.de)

"These image sequences of 6 (visible and) water vapour channel images were taken over Central Africa. One can see a well organized squall line moving south-westwards in both image sequences. Squall lines are an ensemble of many individual thunderstorms organized into a nearly continuous line of convection. They can be more than 200 kilometres long. Squall-line thunderstorms are accompanied with heavy rain and hail, together with winds gusting higher than 100 km/h.
The sequences were observed on 20 May 1999. The sequences are composed of six images taken between 8.30 Z to 11.00 Z.