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Verbesserung der Vorhersage von Dürren |
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5. Dezember 2007: Von den Wüsten im amerikanischen Südwesten bis hin zu den Kiefernwäldern im tiefen Süden, haben die von der Trockenheit müden Bewohner nur einen Gedanken in ihren Köpfen: “Ich wünschte, es würde regnen!” Technisch gesehen sollten sie sich “mehr Abfluss wünschen”, sagt Dr. Ashutosh Limaye, ein Hydrogologe am National Space Science and Technology Center (NSSTC) in Huntsville, Alabama. Das Wort "Abfluss" wird von Spezialisten benutzt, um den Betrag an Wasser in Flüssen und Strömen auszudrücken. Trockene Gebiete haben einen reduzierten Abfluss und Experten glauben, dass sie Dürren besser vorhersagen können, wenn sie diesen Hauptindikator für trockene Bedingungen untersuchen.
"Der Abfluss ändert sich aus vielen verschiedenen Gründen von Tag zu Tag und sogar von Minute zu Minute ständig: Verdunstung aus dem Boden und feuchten Körpern, Abfluss von Regen und Schneeschmelze, Transpiration durch Pflanzen und Bäume und andere natürliche und menschliche Einflüsse“, erklärt er. Die National Weather Service River Forecast Centers müssen all diese Faktoren mit in Betracht ziehen, wenn sie den Abfluss vorhersagen. "Wenn wir den Meteorologen dabei helfen können, irgendeines dieser Elemente besser abzuschätzen, können sie die Bedingungen für Monate vorhersagen“, sagt Dr. Limaye. "Diese Vorhersagen sind wichtig, weil sie wichtige Entscheidungsmaßnahmen beeinflussen, wie etwa die Zurückbehaltung von Wasser in Reservoiren und eine Begrenzung der Wassernutzung.“ Als Limayes Team Vertreter der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), inklusive Dr. Mike Smith vom Office of Hydrologic Development, fragte, wie genau die NASA dabei helfen könnte, die Abfluss Vorhersagen zu verbessern, betonten sie eine Sache: Wolken. Warum Wolken? “Weil das meiste Wasser, das zu Boden fällt durch Verdunstung, nach oben steigt. Verdunstung ist eine riesige Komponente im gesamten Oberflächenwasser“, erklärt Limaye. "Also ist es wichtig, dafür die korrekten Zahlen zu haben. Wolken beeinflussen Strahlung, die einen großen Einfluss auf die Verdunstung hat.”
Die Schätzungen der Wolkenbedeckung des National Weather Service von 1960 bis 1990 sahen so aus: Ein Techniker ging buchstäblich nach draußen, legte den Kopf in den Nacken, schaute zum Himmel wie ein erfahrener Bauer und bewertete die Wolkendecke auf einer Skala von 1-8. In den 90ern wurden diese manuellen Beobachtungen durch ein Gerät namens “Ceilometer” ersetzt, das Teil des Automated Surface Observing System (ASOS) ist, und mit einem Laserstrahl in Richtung Himmel zielt. Die Reflektionen des Laserstrahls werden genutzt, um Wolken zu erfassen. "Glauben Sie es oder nicht, aber diese neue Methode ist nicht einmal ansatzweise so genau, wie die Beobachtung durch einen Menschen”, sagt Dr. Limaye. "Das Ceilometer kann nur Wolken bis zu einer Höhe von 3.600 Metern erfassen. Wenn es keine tiefer liegenden Wolken gibt, die den Blick versperren, kann ein Mensch weiter als 6.000 Meter in den Himmel schauen, dorthin wo die Cirrus Wolken treiben. Und die hoch fliegenden Cirrus Wolken, selbst die lückenhaften, können die Strahlung beeinflussen, welche die Verdunstung bewirkt.“
Dabei kann Dr. Limayes Team helfen. NASA Wissenschaftler benutzen ein Instrument auf einem Satelliten, um die Erdoberfläche nach Dingen wie Bewuchsdichte, Bodentemperatur und anderen interessanten Werten abzusuchen. Normalerweise würden diese Forscher Wolken als Störung betrachten, die das eigentliche Signal abschwächen, welches sie versuchen zu messen. In Kürze: Wolken stellen sich ihnen in den Weg. „Aber des einen Störung ist des anderen Signal“, sagt Limaye. "Wir können die Daten über die Wolkenbedeckung nutzen. Dies ist sogar genau dass, was NOAA sehen möchte.” Ein Instrument der NASA, genannt MODIS (die Kurzform für One Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), kann Wolken bis hoch zur Grenze der Atmosphäre erfassen. NOAAs ASOS kann Wolken nur bis zu einer Höhe von 3.600 Metern sehen und hat auch nicht die Präzision von MODIS. ASOS zeichnet jedoch die Wolkendaten ständig auf, und liefert so ein Bild davon, was sich im Laufe eines Tages verändert, wohingegen MODIS nur zweimal am Tag über eine Stelle hinweg fliegt. Es macht also durchaus Sinn, diese beiden Instrumente für Limayes Team gemeinsam arbeiten zu lassen, damit sie sich gegenseitig ergänzen können und jedes die Lücken des anderen ausfüllt. "Zusammen liefern diese beiden Instrumente eine wesentlich bessere Abschätzung der Strahlung, als es eines alleine könnte”, sagt Limaye. "Wir sind so in der Lage, wieder zu nutzen, was der National Weather Service verlor, als er die manuelle Beobachtung der Wolken einstellte.” Vorläufige Analysen zeigen, dass Daten von MODIS die Schätzungen der Verdunstung um 25% genauer machen. Derzeit untersuchen die Forscher wie die zusätzliche Nutzung der Daten von der NASA die aktuellen Abschätzungen über den Abfluss verbessert, die auf den Vorhersagen über die Verdunstung beruhen. Diese Daten werden in Kürze zur Verfügung stehen. Glauben Sie nach alle dem, dass sie es regnen lassen können? Diesen Artikel weiterempfehlen
Author: Dauna Coulter | Production Editor:
Dr. Tony Phillips | Credit:
Science@NASA
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