Direkte Messung der Erdstrahlungsbilanz mit geodätischen Satellitenverfahren - eine Machbarkeitsstudie

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jürgen Kusche
• Fachliche Zuordnung: Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441179229

Das Erdstrahlungsbudget bzw. sein Ungleichgewicht (Earth’s Energy Imbalance, EEI) beschreibt die Differenz zwischen der von der Erde absorbierten und der zurückgestrahlten Energie, definiert am oberen Rand der Atmosphäre. Im langjährigen globalen Mittel wird die EEI momentan zu <0.9 W/m2 geschätzt; dieser Wert quantifiziert die derzeitige globale Erwärmung. In der Klimaforschung wird gefordert dass die langjährige EEI mit einer Genauigkeit von 0.1 W/m2 zumindest für kontinentale Skalen bestimmt sein sollte, auch wäre es gut langzeitliche (dekadische) Veränderungen detektieren zu können. Die EEI wird operationell aus Messungen der CERES Satellitenradiometer abgeleitet; weil diese Instrumente jedoch nicht langzeitstabil sind werden sie auf einen aus Messungen der Ozeanerwärmung abgeleiteten Wert kalibriert. Da die Ozeanerwärmung aus In-situ Messungen (z.B. Argo) jedoch selberkontrovers diskutiert wird, schlagen wir vor das Konzept der geodätischen EEI-Bestimmung (das bereits 1975 mit der CACTUSSatellitenmission erprobt wurde) unter heutigen technologischen Bedingungen neu zu untersuchen und evtl. auf die Analyse von SLR Messungen auszudehnen. Es soll in einer Machbarkeitsstudie untersucht werden, ob (1) eine Reprozessierung von geodätischen Missionen mit Beschleunigungsmessern oder SLR eine Schätzung der EEI erlauben, und (2) welche Genauigkeit sich mit einerdedizierten (Multisatelliten-) Mission erzielen lassen könnte, oder aber durch opportunistische Nutzung von verbesserten Beschleunigungsmessern auf einer zukünftigen Schwerefeldmission wie GRACE-II. Zielsetzung wäre, die CERES-Daten für große Raumskalen (globales Mittel, Verteilung auf Land, Ozean, und arktische Regionen, Breitenabhängigkeit) und für jährliche und längere Zeitskalen zu validieren und gegebenenfalls zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen