Hurrikan Rita, aufgenommen am 22. September. Bildnachweis: ESA. Klicken um zu vergrößern.
Als Hurrikan Rita in den Golf von Mexiko eindrang, konnte das Radar des ESA-Satelliten Envisat durch wirbelnde Wolken dringen, um direkt zu zeigen, wie der Sturm die Meeresoberfläche aufwühlt. Dieses Bild wurde dann verwendet, um Ritas Windfeldgeschwindigkeiten abzuleiten.
Envisat erwarb dieses Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR)-Bild am 22. September um 0344 UTC (23:45 Uhr am 21. September in der US-amerikanischen Eastern Daylight Saving Time), als der Hurrikan Rita westlich von Florida und Kuba vorbeizog. Das Bild wurde im Wide Swath Mode mit einer Auflösung von 150 Metern aufgenommen. Das optische Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) von Envisat wird auch verwendet, um den Sturm bei Tageslicht zu beobachten und Details seiner Wolkenstruktur und seines Drucks zurückzugeben.
Auf dem Radarbild sind um das Auge des Hurrikans Rita besonders große Wellen zu sehen. ASAR misst die Rückstreuung, die ein Maß für die Rauheit der Meeresoberfläche ist. Grundsätzlich bedeuten helle Bereiche des Radarbildes eine höhere Rückstreuung aufgrund der Oberflächenrauheit. Diese Rauheit wird stark vom lokalen Windfeld beeinflusst, so dass die Radarrückstreuung wiederum zur Messung des Windes genutzt werden kann.
Das Center for Southeastern Tropical Advanced Remote Sensing an der University of Miami hat also dieses ASAR-Bild verwendet, um die Geschwindigkeit der Oberflächenwindfelder des Hurrikans Rita zu berechnen ? mit maximalen Windgeschwindigkeiten von über 200 Stundenkilometern.
„Die detailliertesten Informationen über Hurrikan-Dynamik und -Eigenschaften werden aus dedizierten Flügen von Hurrikan-Jägerflugzeugen gewonnen“, erklärt Hans Graber von CSTARS. „Diese Flugmissionen können jedoch nicht immer stattfinden. Satellitenfernerkundung bietet einen kritischen alternativen Ansatz.
„Für Wettervorhersagen ist es entscheidend, eine zuverlässige Charakterisierung der Augenwanddimension und der Radien von sturm-, sturm- und orkanartigen Winden zu erhalten, um geschickte Vorhersagen und Warnungen liefern zu können. Satellitengestützte Beobachtungen werden ein besseres Verständnis der Entwicklung und Intensivierung von Hurrikanen ermöglichen.
„Radarbilder durchdringen Wolken und können leicht den Augenwechselzyklus von Hurrikanen erkennen, die Vorläufer einer weiteren Intensivierung sind.“
Rita war eine maximale Kategorie fünf auf der Saffir-Simpson-Hurrikan-Skala, als das ASAR-Bild aufgenommen wurde. Während es durch den Golf von Mexiko nach Westen weitergeht, ist es zu einer immer noch gefährlichen Kategorie 4 abgeschwächt. Rita wird voraussichtlich am Morgen des 24. Septembers an der Golfküste landen.
ERS-2 beteiligt sich an Rita-Beobachtungen
Am selben Tag, an dem Envisat sein ASAR-Bild von Rita aufnahm, machte auch seine Schwestersonde ERS-2 mit ihrem Radar-Scatterometer ergänzende Beobachtungen der zugrunde liegenden Windfelder des Hurrikans.
Dieses Instrument funktioniert, indem es ein Trio von Hochfrequenz-Radarstrahlen auf den Ozean abfeuert und dann das Muster der nach oben reflektierten Rückstreuung analysiert. Windgetriebene Wellen auf der Meeresoberfläche verändern die Radarrückstreuung, und wenn die Energie in diesen Wellen mit der Windgeschwindigkeit zunimmt, nimmt auch die Rückstreuung zu. Scatterometer-Ergebnisse ermöglichen nicht nur Messungen der Windgeschwindigkeit, sondern auch der Richtung über die Wasseroberfläche.
Was das Scatterometer von ERS-2 besonders wertvoll macht, ist, dass seine C-Band-Radarfrequenz von starkem Regen fast unbeeinflusst ist, sodass es selbst bei heftigsten Stürmen nützliche Winddaten liefern kann ? und ist das einzige Scatterometer dieses Typs, das sich derzeit im Orbit befindet.
Die hier zu sehenden ERS-2-Scatterometer-Ergebnisse für den Hurrikan Rita wurden vom Königlich-Niederländischen Meteorologischen Institut (KNMI) verarbeitet. Sie werden auch routinemäßig vom European Centre for Medium-Range Weather Forecasting (ECMWF) in seine fortschrittlichen numerischen Modelle integriert, die für meteorologische Vorhersagen verwendet werden.
„Scatterometer-Daten der ERS-2-Plattform liefern hochwertige Windinformationen in der Nähe tropischer Wirbelstürme“, sagt Hans Hersbach vom ECMWF. „Für einen Hurrikan wie Rita ermöglicht die Kombination solcher Beobachtungen mit [in-situ] Dropsonden-Daten dem Analysesystem des ECMWF eine verbesserte Vorhersage.“
Ein anderes Envisat-Instrument namens Radar Altimeter-2 verwendet Radarimpulse, um die Meeresoberflächenhöhe (SSH) mit einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern zu messen.
Die Radarhöhenmessung in nahezu Echtzeit ist ein leistungsstarkes Werkzeug, um den Fortschritt eines Hurrikans zu überwachen und seine potenziellen Auswirkungen vorherzusagen. Dies liegt daran, dass Anomalien in SSH verwendet werden können, um wärmere Ozeanmerkmale wie warme Kernringe, Wirbel und Strömungen zu identifizieren.
Die US-amerikanische National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) verwendet die Ergebnisse von Envisat RA-2 zusammen mit denen anderer weltraumgestützter Höhenmesser, um solche Regionen mit „tropischem Wirbelsturm-Wärmepotenzial“ (TCHP) zu kartieren und die Genauigkeit der Hurrikan-Rita-Vorhersagen zu verbessern.
Hurrikane beobachten
Ein Hurrikan ist im Grunde ein großer, starker Sturm, der sich um eine Zone extremen Tiefdrucks dreht. Starke Bodenwinde und starke Niederschläge kombinieren starke Aufwinde und Ausströmungen feuchter Luft in höheren Lagen, wobei Energie als Regengewitter freigesetzt wird.
Envisat führt sowohl optische als auch Radarinstrumente mit, die es Forschern ermöglichen, die Wolkenstruktur und den Druck in der hohen Atmosphäre im sichtbaren und infraroten Spektrum zu beobachten und gleichzeitig mit Radarrückstreuung die Rauheit der Meeresoberfläche zu messen und so die Windfelder knapp darüber abzuleiten es.
Diese Winde, die auf das Tiefdruckauge des Sturms konvergieren, bestimmen letztendlich die spiralförmigen Wolkenmuster, die für einen Hurrikan charakteristisch sind.
Zusätzliche Envisat-Instrumente können verwendet werden, um die Temperatur des warmen Ozeanwassers zu messen, das Stürme während der jährlichen atlantischen Hurrikansaison antreibt, zusammen mit Anomalien der Meereshöhe, die mit warmen Oberflächen des oberen Ozeans zusammenhängen.
Originalquelle: ESA-Pressemitteilung
Hier sind einige Bilder von Hurrikanen.
