Letzte Experimente des Aeolus-Satelliten

Aeolus ist die erste Weltraummission, die Wind-Profile auf globaler Ebene erfasst.
(c) ESA/ATG medialab

… für TROPOS vor Wiedereintritt in die Erdatmosphäre.

Nach Abschluss einer sehr erfolgreichen Mission befindet sich der ESA-Satellit Aeolus auf dem Weg von 320 km Höhe zurück in die Erdatmosphäre. Während der Satellit normalerweise aufgrund der Erdanziehungskraft langsam fallen würde, versucht die ESA, Aeolus in einem kontrollierten Wiedereintritt zurück zu führen ( Mehr dazu via ESA: https://www.esa.int/Space_in_Member_States/Austria/Den_sicheren_Wiedereintritt_v… ). Die letzten Manöver für diesen Wiedereintritt finden gerade statt und können hier verfolgt werden: https://blogs.esa.int/rocketscience/2023/07/24/aeolus-reentry-live/

Aus diesem Anlass ein Rückblick auf wissenschaftliche Experimente, die kurz vor Ende der Satellitenmission durchgeführt wurden und an denen das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) beteiligt war:

TROPOS-Beteiligung während der gesamten Mission

Der am 22. August 2018 gestartete Satellit umkreiste die Erde fast fünf Jahre lang und lieferte dabei vertikale Profile der horizontalen Windgeschwindigkeit und Rückstreuinformationen über Wolken und Aerosole. TROPOS trug maßgeblich zum großen Erfolg der Mission bei, indem es von Beginn bis zum Ende der Mission weltweit kontinuierliche Referenzmessungen zur Validierung der Wind- und Aerosol-/Wolkenprodukte lieferte. Auch über die Mission hinaus wird sich das TROPOS im Rahmen des Aeolus-DISC-Projekts (Data, Innovation and Science Cluster) engagieren, um die Datenprodukte zu verbessern und die wissenschaftliche Wirkung der Mission zu erhöhen. Das TROPOS war an der Entwicklung des Level-2A-Produkts für die optischen Eigenschaften von Aerosolen beteiligt, überwachte die Datenqualität und unterstützte die externe Validierung mit dem Wissenschaftsteam der europäischen Partner.

Tests am Ende der Lebensdauer

Bevor der Satellit nun zurückkehrt, hat das Aeolus-Team erfolgreich eine Reihe von End-of-Life-Experimenten durchgeführt. Die Forschenden hoffen nun, mit den Ergebnissen dieser Experimente künftige Lidar-Missionen im Weltraum verbessern zu können. Die radiometrische Leistung des Instruments und die Auswirkungen auf Aerosol- und Windprodukte wurden in Zusammenarbeit mit dem Aeolus DISC für jeden Test bewertet.

Vertikale Winde

TROPOS war an einem Experiment beteiligt, bei dem der Laser von seiner nominellen 35-Grad-Diagonalsicht auf eine Nadir-Sicht (Punkt auf der Erdoberfläche direkt unter dem Satelliten) gekippt wurde, um vertikale Winde über Gewitterwolken zu messen. Während vertikale Luftbewegungen im Durchschnitt über großen horizontalen Skalen vernachlässigbar sind, ist diese Annahme in Situationen mit starker Konvektion (z. B. bei tropischen Stürmen) nicht gültig. „Wir sind noch dabei, die vielversprechenden Daten zu analysieren, die während dieses Tests gesammelt wurden, und hoffen, dass wir die Auswirkungen der vertikalen Luftbewegungen quantifizieren können“, sagt Dr. Sebastian Bley vom TROPOS.

Analyse der Vertikalwindtests mit AEOLUS. Links: die Wolkenhöhe (via Satellit GOES-R) und die Spur von Aeolus. Rechts: die Signalpegel von Aeolus während der Messung im Nadir über den Wolken. Gelb zeigt die kollokierten Wolkenhöhen von GOES-R.
Analyse der Vertikalwindtests mit AEOLUS. Links: die Wolkenhöhe (via Satellit GOES-R) und die Spur von Aeolus. Rechts: die Signalpegel von Aeolus während der Messung im Nadir über den Wolken. Gelb zeigt die kollokierten Wolkenhöhen von GOES-R. (c) Sebastian Bley, TROPOS

 

ATLID-Test

TROPOS war auch an einem ATLID-Test beteiligt, bei dem der Aeolus-Laser ALADIN so konfiguriert wurde, dass er das ATLID-Lidar, das auf EarthCARE fliegen wird, nachahmt. Dieser Test dient der Vorbereitung auf den kommenden EarthCARE-Satelliten, der ein Lidar-Instrument tragen wird, das dem auf Aeolus sehr ähnlich ist. „Die Erkenntnisse aus der Aeolus-Mission haben uns bei der Vorbereitung der EarthCARE-Mission sehr geholfen. Mit ihren vier Instrumenten auf einer Plattform zur Messung von Aerosolen, Wolken und Strahlung ist sie noch anspruchsvoller als Aeolus“, sagt Dr. Ulla Wandinger vom TROPOS. Der Startfenster für die EarthCARE-Mission ist für April-Juni 2024 geplant. Während des ATLID-Tests überflog Aeolus Leipzig und Mindelo auf den Kapverdischen Inseln, beides Stationen mit bodengestützten Lidar-Instrumenten, die von TROPOS betrieben werden.

Rück- und Ausblick aus TROPOS-Sicht

Wir verfolgen den Wiedereintritt von Aeolus mit gemischten Gefühlen. Einerseits sind wir traurig darüber, dass dieser wunderbare Satellit in den nächsten Tagen in der Erdatmosphäre verglühen wird, andererseits sind wir froh und stolz, dass wir zum Erfolg dieser spannenden Mission beitragen konnten.

Es gibt aber auch Grund, hoffnungsvoll in die Zukunft zu blicken. Unsere Arbeit wird auch dann weitergehen, wenn Aeolus ein letztes Mal als Sternschnuppe den Himmel erhellt. Unsere Kollegen am TROPOS werden im Rahmen des Aeolus-DISC-Projekts weiter an den Aeolus-Daten der letzten fünf Jahre arbeiten, um insbesondere die wiederaufbereiteten Aerosolprodukte zu validieren und neue Anwendungen für die Atmosphärenforschung aufzuzeigen. Darüber hinaus sind wir maßgeblich an den Vorbereitungen für die kommende EarthCARE-Mission beteiligt, die im Sommer nächsten Jahres gestartet werden soll. Im Rahmen des ESA-CARDINAL-Projekts ist das TROPOS führend an der Entwicklung der Prozessoren für das ATLID-Lidar und der Wolkenprodukte für den Multi-Spectral Imager (MSI) beteiligt. Darüber hinaus bereitet sich das TROPOS auf die Validierung der EarthCARE-Messungen mit unseren bodengestützten Messstandorten auf dem gesamten Globus vor.

Publikationen:

Wandinger, U., Floutsi, A. A., Baars, H., Haarig, M., Ansmann, A., Hünerbein, A., Docter, N., Donovan, D., van Zadelhoff, G.-J., Mason, S., and Cole, J.: HETEAC – the Hybrid End-To-End Aerosol Classification model for EarthCARE, Atmos. Meas. Tech., 16, 2485–2510, https://doi.org/10.5194/amt-16-2485-2023, 2023. Published: 25 May 2023
Diese Forschung wurde von der Europäischen Weltraumorganisation unterstützt (Zuschüsse Nr. 4000112018/14/NL/CT (APRIL) und 4000134661/21/NL/AD (CARDINAL)).

Hünerbein, A., Bley, S., Horn, S., Deneke, H., and Walther, A.: Cloud mask algorithm from the EarthCARE Multi-Spectral Imager: the M-CM products, Atmos. Meas. Tech., 16, 2821–2836, https://doi.org/10.5194/amt-16-2821-2023 , 2023. Published: 07 Jun 2023
Die Forschung wurde von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) finanziert (Förderungsnummer 4000112018/14/NL/CT (APRIL) und 4000134661/21/NL/AD (CARDINAL)). Die Veröffentlichung dieses Artikels wurde durch den Open-Access-Fonds der Leibniz-Gemeinschaft finanziert.

Baars, H., Walchester, J., Basharova, E., Gebauer, H., Radenz, M., Bühl, J., Barja, B., Wandinger, U., and Seifert, P.: Long-term validation of Aeolus L2B wind products at Punta Arenas, Chile and Leipzig, Germany, Atmos. Meas. Tech. Discuss. [preprint], https://doi.org/10.5194/amt-2022-331, in review, 2022.

Diese Forschung wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) (Förderkennzeichen 50EE1721C), dem Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union (ACTRIS-2 unter Förderkennzeichen 654109) und dem Rahmenprogramm Horizont 2020 – Forschung und Innovation der Europäischen Union (ACTRIS PPP, H2020-INFRADEV-575 2016-2017, Förderkennzeichen: 7395302) unterstützt.

Wandinger, U., Haarig, M., Baars, H., Donovan, D., and van Zadelhoff, G.-J.: Cloud top heights and aerosol layer properties from EarthCARE lidar observations: the A-CTH and A-ALD products, EGUsphere [preprint], https://doi.org/10.5194/egusphere-2023-748, 2023.
Diese Forschung wurde durch die ESA-Zuschüsse 4000112018/14/NL/CT (APRIL) und 4000134661/21/NL/AD (CARDINAL) finanziert.

Links:

ESA:

Aeolus reentry: live
https://blogs.esa.int/rocketscience/2023/07/24/aeolus-reentry-live/

Den sicheren Wiedereintritt von Aeolus begleiten
https://www.esa.int/Space_in_Member_States/Germany/Den_sicheren_Wiedereintritt_v…

TROPOS:

Loon stratospheric balloons confirm wind data from Aeolus (media release, 20.12.2022): https://www.tropos.de/en/current-issues/press-releases/details/loon-stratosphaer…

Große Messkampagne im Atlantik läuft an (Pressemitteilung, 30.06.2021): https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/grosse-messkampagne-i…

Kalifornischer Rauch zog im Herbst 2020 bis nach Mitteleuropa und sorgte für starke Trübung der Sonne (Pressemitteilung, 01.06.2021): https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/kalifornischer-rauch-…

Laser-Knowhow aus Deutschland unterstützt neuen ESA-Windsatelliten (Pressemitteilung, 21.08.2018): https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/laser-knowhow-aus-deu…

Das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, die 97 selbständige Forschungseinrichtungen verbindet. Ihre Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute widmen sich gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevanten Fragen.
Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Forschung, auch in den übergreifenden Leibniz-Forschungsverbünden, sind oder unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer, vor allem mit den Leibniz-Forschungsmuseen. Sie berät und informiert Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit.
Leibniz-Einrichtungen pflegen enge Kooperationen mit den Hochschulen – u.a. in Form der Leibniz-WissenschaftsCampi, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 20.500 Personen, darunter 11.500 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.
Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,9 Milliarden Euro. Finanziert werden sie von Bund und Ländern gemeinsam. Die Grundfinanzierung des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und dem Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (SMWK) getragen. Das Institut wird mitfinanziert aus Steuermitteln auf Grundlage des vom Sächsischen Landtag beschlossenen Haushaltes.
http://www.leibniz-gemeinschaft.de
https://www.bmbf.de/
https://www.smwk.sachsen.de/

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Sebastian Bley / Dr. Dmitri Trapon / Dr. Holger Baars / Dr. Ulla Wandinger
TROPOS-Abteilung „Fernerkundung atmosphärischer Prozesse“
Tel. +49-341-2717-7171, -7082
https://www.tropos.de/en/institute/about-us/employees/sebastian-bley
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/holger-baars
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/ulla-wandinger
oder
Tilo Arnhold, TROPOS-Öffentlichkeitsarbeit
Tel. +49-341-2717-7189
http://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/

Originalpublikation:

siehe Haupttext

Weitere Informationen:

https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/letzte-experimente-de…

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