MAGIC - Massenumverteilung beim GRACE-FO Satellit

Das Schwerefeld der Erde ist ein wichtiger Indikator für Massenvariationen im dynamischen System Erde. Die Hauptverursacher dieser Massenvariationen sind klimarelevante geophysikalische und anthropogene Prozesse, wie Änderungen in der kontinentalen Hydrologie, Änderungen der Kryosphäre, und großräumige Fluktuationen in Ozean und Atmosphäre. Bekannte Beispiele hierfür sind die Grundwasserentnahme in Nordindien, das Abschmelzen des Grönländischen Eisschildes oder auch hydrologische Extremeereignisse, wie das Donauhochwasser 2006. In den letzten Jahrzehnten wurden dedizierte Satellitenmissionen, wie die ESA Mission GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer), die NASA/DLR Kooperationen CHAMP (CHAllenging Minisatellite Payload) und GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment), zur Bestimmung des Erdschwerefeldes und dessen Variationen verwirklicht. Hierbei ist besonders GRACE im Kontext des Klimamonitoring hervorzuheben. Das spezielle Messprinzip der GRACE- Mission, die hochgenaue Beobachtung der Abstandsänderung zwischen zwei Satelliten, macht es zum ersten Mal möglich, Massenänderungen auf und über der Erdoberfläche zu beobachten. Damit ermöglicht GRACE, seit dem Start der Mission im Jahr 2002, das kontinuierliche Monitoring des zeitvariablen Schwerefelds. Die enorme Bedeutung der Mission für die Klimaforschung wird durch über 3000 GRACE bezogene Publikationen und mehrere Beiträge zum IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) Sachstandsbericht unterstrichen. Nach inzwischen mehr als 14 Jahren im Orbit nähern sich die Satelliten dem Ende ihrer Lebenszeit und werden zwischen Ende 2017 und Anfang 2018 wieder in die Atmosphäre eintreten. Die Nachfolgemission, Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On (GRACE-FO), befindet sich bereits in der Implementierungsphase und wird voraussichtlich Ende 2017 gestartet. Das primäre Ziel von GRACE-FO ist die Fortsetzung der GRACE-Zeitreihe, die Mission dient aber auch als Technologiedemonstrator für das erste im All betriebene Laserinterferometer zur Bestimmung der Relativdistanz zweier Satelliten (Laser Ranging Interferometer, LRI). Das Ziel dieses Projekts ist die Verarbeitung der neuen GRACE-FO Messdaten um dadurch die Schwerefeldzeitreihe von GRACE fortsetzen zu können. Zusätzlich zu vorprozessierten Daten (Level-1B) werden für GRACE-FO erstmals unprozessierte Rohdaten (Level-1A) öffentlich zur Verfügung stehen, was eine eingehende Analyse der Messdaten der einzelnen Instrumente ermöglicht. Das verbesserte Instrumentenverständnis trägt nicht nur zur Verbesserung der Schwerefeldlösungen bei, sondern dient auch als Grundlage für zukünftige Satellitenmissionen. Um die Schwerefeldzeitreihe fortsetzen und verbessern zu können, sind die richtige Handhabung der neuen GRACE-FO Messdaten, sowie die Einbeziehung neuer Beobachtungstypen, und eine konsistente und verbesserte Prozessierung der Level-1A und Level-1B Datenprodukte notwendig. Zusammenfassend wird eine auf die Instrumente und Genauigkeitsanforderungen von GRACE-FO zugeschnittene Prozessierungskette angestrebt, um eine kontinuierliche und hochqualitative Datengrundlage für die Klimaforschung zu schaffen.