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Mit dem GPS auf der Spur der Hurrikane
Gefäss:
Ortung und Navigation sind der Hauptzweck des Global Positioning Systems (GPS). Aber es kann noch mehr: die Geschwindigkeit von Wirbelstürmen über dem Meer fest stellen. Forscher der Nasa und der amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) haben eine entsprechende Messmethode entwickelt.
Quelle:
Manuel Martinez
Ein Pilot der US-Air-Force inspiziert ein Hurricane-Hunter-Flugzeug, bevor es startet. Mit solchen Flugzeugen werden die GPS-Signale gemessen, welche die Meeresoberfläche zurückwirft.
GPS-Satelliten senden dauernd Radiosignale zur Erde, welche Informationen über ihre Lage und den entsprechenden Zeitpunkt enthalten. Zudem registrieren sie ihre Position auf der Erdoberfläche. Treffen die Radiosignale auf Ozeane, werden sie von der Wasseroberfläche reflektiert. Umso mehr Wellen der Wind auf der See erzeugt, umso stärker streut die bewegte Wasseroberfläche die Signale. „Die Intensität dieser Streuung messen wir vom Flugzeug aus“, erklärt Nasa-Forscher Stephen Katzberg vom Langley Research Center im amerikanischen Hampton. Dabei vergleicht ein Computerprogramm die Signale, welche der Satellit direkt aussendet, mit jenen welche die Meeresoberfläche zurückwirft. Daraus wiederum wird die Windgeschwindigkeit errechnet, und zwar mit einer Genauigkeit von fünf Metern pro Sekunde. Diese neue Methode ist das Resultat langjähriger Forschungsarbeiten von Wissenschaftlern der Nasa und der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
Bei der üblichen Methode müssen die Meteorologen direkt in die Stürme fliegen und dann einzelne, mit viel Hightech ausgerüstete Sonden abwerfen, die Windgeschwindigkeit, Temperatur und Luftfeuchtigkeit registrieren. Für eine exakte Messung braucht es im Durchschnitt etwa 20 solcher, rund 750 Dollar teurer Sonden. Im Vergleich zur GPS-Messung ist sie um das zehnfache genauer. Allerdings kann aus Gründen der Kosten und des Aufwands nur punktuell gemessen werden. Das heisst, die Lücken müssen die Meteorologen zusammen kombinieren.
Laut Katzberg können mit der GPS-Methode ununterbrochen Daten gesammelt. Damit könnten die herkömmlichen Sondenmessungen zwar nicht ersetzt aber ergänzt werden. „Wir haben die GPS-Systeme sowieso an Bord unserer Flugzeuge“, so Katzberg. „Warum sollen wir nicht für zusätzliche Informationen nutzen?“ Und während die GPS-Methode derzeit mit Flugzeugen getestet wird, könnten die Messungen dereinst direkt vom Satelliten aus vorgenommen worden. Laut Katzberg will die Nasa 2016 ein entsprechendes System kleiner Satelliten lancieren, das Cyclone Global Navigation Satellite System (CYGNSS). Katzberg kann sich vorstellen, dass in Zukunft auch andere Radiosignale, etwa von Fernsehsatelliten, genutzt werden. „Diese Signale sind äusserst stark und einfach zu entschlüsseln“, so der Forscher. „Diese Satelliten kosten Milliarden von Dollar. Aber unser System kostet bloss ein paar hundert Dollar. Damit könnte man von einer teuren Infrastruktur profitieren, die es bereits gibt.“ (mai/mgt)