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GRACE
Dem Schwerefeld der Erde auf der Spur
Redaktion
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11
. August 2003

Die amerikanisch-deutsche Satellitenmission GRACE hat - schon vor Beginn des routinemäßigen Messbetriebs - herausragende Ergebnisse geliefert: Wissenschaftler berechneten jetzt aus den Daten der Zwillingssonden die genaueste Karte des Gravitationsfelds der Erde. Künftige Messungen sollen noch detailliertere Daten liefern.

GRACE

Einer der beiden GRACE-Satelliten. Bild: Astrium GmbH/GFZ Potsdam

Die amerikanisch-deutsche Satellitenmission GRACE (Gravitiy Recovery And Climate Experiment) hat zu einem ersten herausragenden wissenschaftlichen Ergebnis geführt: der bisher genauesten Karte des Gravitationsfeldes unseres Planeten. Aus Beobachtungen von nur wenigen Wochen während der Testphase der Instrumente konnten bereits Monate vor dem routinemäßigen Messbetrieb der Mission auf deutscher und amerikanischer Seite Schwerefeldmodelle berechnet werden, die entscheidend zur Entschlüsselung und Interpretation von dynamischen Vorgängen im Inneren und an der Oberfläche der Erde beitragen werden. Ziel der Mission ist es, die Zirkulationen ozeanischer Wassermassen und den globalen Wasserkreislauf zu erfassen und die Auswirkungen dieser dynamischen Prozesse auf Klima und Umwelt zu entschlüsseln.

Prof. Byron Tapley, Leiter der GRACE-Mission am Center for Space Research der Universität Texas in Austin, nannte das erste US GRACE Schwerefeldmodell dann auch "A feast for oceanographers" - ein Festmahl für Ozeanographen. Dieses erste GRACE-Modell stellt einen bedeutenden Fortschritt in unserem Kenntnisstand über das Schwerefeld der Erde dar und wird völlig neue Einblicke in die Dynamik der Weltozeane ermöglichen, die einen starken Einfluss auf das Wettergeschehen, die globale Veränderung des Klimas, aber auch auf die Fischereiwirtschaft hat. Erreicht wird dieses Ziel über eine deutlich verbesserte Bestimmung des so genannten Geoides, der imaginären Fläche, die ein im Ruhezustand befindlicher, die gesamte Erde vollständig bedeckender Weltozean unter dem Einfluss der Schwerkraft besitzt. Diese Fläche kennen wir als "Normal-Null"; sie variiert global um 100 Meter. "Die GRACE-Mission wird eine Bestimmung des Geoides mit cm-Genauigkeit erlauben", sagte Tapley.

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Prof. Christoph Reigber vom GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ), stellvertretender Leiter der GRACE-Mission, ergänzte: "Wenn alle Instrumente und Subsysteme der Satelliten ihre volle Funktionsfähigkeit erreicht haben, werden wir monatliche Schwerefeld-Modelle generieren, deren Qualität und Auflösung noch wesentlich besser als das jetzige am GFZ Potsdam erarbeitete GRACE-Schwerefeldmodell sein werden. Erst der Vergleich solcher zukünftiger sehr genauer Monatslösungen wird es ermöglichen, Massenumlagerungen im Erdinneren, auf den Kontinenten, in den Ozeanen und in den eisbedeckten Gebieten unseres Planeten über die damit zusammenhängenden zeitlichen Änderungen im Schwerefeld zu erfassen. Unsere ersten Versuche, derartige sehr kleine Schwerefeldvariationen zu erfassen, sehen bereits überaus Erfolg versprechend aus."

Die beiden in 490 Kilometer Höhe mit einem Abstand von 220 Kilometern hintereinander her fliegenden identischen GRACE-Satelliten reagieren empfindlich auf kleinste Änderungen in der Gravitationsbeschleunigung, wie sie durch die räumliche Verteilung der unterschiedlichen Massen verursacht werden. Diese Änderungen werden über eine extrem genaue Distanzmessung zwischen den beiden Satelliten - die Genauigkeit der Messung von Abstandsänderungen beträgt über die Strecke von 221 Kilometern etwa 1/10 der Breite eines Haares - bestimmt. In Zukunft werden GRACE-Schwerefeldmodelle Monat für Monat ermittelt, so dass saisonale, jährliche und mehrjährige hydrologische und atmosphärische Massenumlagerungen erfasst werden können.

GRACE ist ein gemeinsames Raumfahrtprojekt der NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Das Center for Space Research der Texas University, Austin, trägt die Gesamtverantwortung für die Mission. Das GeoForschungsZentrum Potsdam ist verantwortlich für die deutschen Missionselemente. Die Satellitenueberwachung und der GRACE-Datenempfang erfolgt durch das Raumfahrt-Kontrollzentrum des DLR. Die Prozessierung, Verteilung, Archivierung und Evaluierung der wissenschaftlichen Daten und Produkte findet auf der Basis einer Kooperationsvereinbarung zwischen dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, der Texas University und dem GFZ Potsdam statt.

Links im WWW
GRACE, Homepage am GFZ Potsdam
siehe auch
GRACE: Tom und Jerry sind im All - 18. März 2002
GRACE: Satellitenduo soll Schwerefeld messen -14. März 2002
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