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Montag, 24.09.2018
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Orbit-Blick auf Wassermassen

Wie Satellitenmessungen Auskunft über Wasserverteilungen geben

Weil viele Massenverlagerungen im Erdsystem mit dem Wasserkreislauf zusammenhängen, werden sie oft als Wasserschicht ausgedrückt: die sogenannte wasseräquivalente Höhe. Sie gibt an, wie stark das von Wassermassen beeinflusste Schwerefeld von einer bestimmte Normhöhe an diesem Ort abweicht. Allerdings: Das Gravitationssignal aus der GRACE-Mission kann nicht unterscheiden, ob es nun um Oberflächenwasser, Bodenfeuchte, tiefes Grundwasser oder gar um Wasser in der Biosphäre geht. Eine vertikale Trennung ist nicht möglich. Der Vorteil ist aber, dass man ein vergleichbares Maß und einen globalen Überblick erhält.

Jahresgang der hydrologischen Massenänderungen, ausgedrückt in äquivalenter Wasserhöhe in Zentimeter

Schwerefeld spiegelt Wasser- und Eisverteilung wieder


Diese Abbildung zeigt die Variabilität der äquivalenten Wasserhöhe weltweit. Obwohl weitere Perioden im Spiel sind, geht es hier in erster Linie um den Jahresgang. Für jeden Pixel auf dieser Karte muss man sich eine jährliche Sinuskurve mit einer Amplitude vorstellen, die man von der jeweiligen Farbe abliest. Konkret geht zum Beispiel der Wasserspeicher des Amazonasbeckens jährlich mit 20 Zentimetern Amplitude auf und ab. Man sieht auch, dass der Amazonas vom Orinocobecken getrennt ist. Weitere Gebiete mit starker hydrologischer Aktivität sind die Tropenbereiche in Afrika und Nordaustralien und der Zusammenfluss von Ganges und Brahmaputra.

Auch die hydrologisch eher inaktiven Kontinentalgebiete, wie die Wüsten und die Antarktis fallen durch helle Farben ins Auge. Die Karte zeigt gleichzeitig auch die Beschränkungen der momentanen Satellitengravimetrie auf: Für viele Gebiete, wie etwa die indonesischen Inseln, reicht die räumliche Auflösung nicht aus.

Selbstverständlich ist es keine neue Erkenntnis, dass im Wüstenbereich hydrologisch wenig passiert und dass die Tropen dagegen sehr aktiv sind. Die Innovation der Satellitengravimetrie steckt in der Tatsache, dass sich Massenumsätze messtechnisch quantifizieren lassen und zwar global mit einheitlicher Genauigkeit und homogener, wenn auch grober räumlicher Auflösung. Dies ist umso wichtiger, weil das terrestrische Netzwerk von hydrologischen und meteorologischen Messstationen seit Jahren rückläufig ist. Der langfristige Betrieb zum Beispiel von Flusspegelstationen ist nun mal für viele Länder weltweit eine kostspielige Angelegenheit.
Nico Sneeuw, Mohammad J. Tourian, Balaji Devaraju / Universität Stuttgart
Stand: 06.09.2013
 
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