Wie wird das Klima gemessen?

Der Klimawandel ist kein lokales Phänomen, sondern spielt sich auf dem gesamten Erdball ab. Vergangene Klimabedingungen zu rekonstruieren und künftige abzuschätzen ist deshalb nicht nur eine technische, sondern auch eine koordinative Herausforderung.

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Im Jahr 1992 wurde das Global Climate Observing System (GCOS) gegründet, um die systematische Klimabeobachtung global zu koordinieren, wie vom Rahmenübereinkommen der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (UNFCCC) gefordert. Das GCOS stellt sicher, dass die gemessenen Daten und gemachten Beobachtungen, die zur Behandlung klimarelevanter Fragen benötigt werden, eingeholt und allen potenziellen Nutzern zur Verfügung gestellt werden. Eine zentrale Aufgabe des GCOS ist, eine Reihe von atmosphärischen, ozeanischen und terrestrischen essentiellen Klimavariablen (Essential Climate Variables, ECVs) zu definieren, die entscheidend zur Charakterisierung des Erdklimas beitragen.

Das Klima wird anhand von 50 Klimavariablen gemessen

Das Klima wird anhand von 50 Klimavariablen (Essential Climate Variables, EVC) gemessen. Hintergrundbild: CanStockPhoto

Wie werden ECV gemessen?

Die Koordination der systematischen Klimabeobachtung in der Schweiz liegt in der Verantwortung des Swiss GCOS Office beim Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz. Die Messung der 33 systematisch überwachten Klimavariablen und der Betrieb internationaler Daten- und Kalibrationszentren wird von 28 nationalen Institutionen vorgenommen und beruht auf einer Vielzahl von Messmethoden, die dank technischer Fortschritte laufend ergänzt werden.

Das GCOS hat über 50 ECVs definiert, in der Schweiz werden 33 davon gemessen. Hier geht es zum Inventarbericht des nationalen Klimabeobachtungssystems.

Aerosole – eine atmosphärische essentielle Klimavariable

Im Rahmen des Schweizer Beitrags zum Programm Global Atmosphere Watch führt das Paul Scherrer Institut im Auftrag von MeteoSchweiz auf der Hochalpinen Forschungsstation Jungfraujoch kontinuierliche Aerosolmessungen durch. Zu den gemessenen Variablen gehören optische Eigenschaften, Gesamtzahl und Grössenverteilung, Wolkenkondensationskeime und chemische Zusammensetzung.

Messungen der Aerosol-Massenkonzentration, elementarer und organischer Kohlenstoff und Partikelanzahlkonzentration werden an mehreren Standorten im Rahmen des NABEL-Programms (Nationales Beobachtungsnetz für Luftfremdstoffe) durchgeführt. 

Darüber hinaus wird an den 4 SACRaM-Stationen (Swiss Alpine Climate Radiation Monitoring) die optische Tiefe von Aerosolen mit Spektrophotometern gemessen. 

Weitere Daten liefert das AERONET-Programm (Aerosol Robotic Network), das ein Netzwerk von ca. 400 bodengestützten Aerosol-Fernerkundungsstationen weltweit koordiniert, zwei davon in der Schweiz (Lägeren und Davos). 

Das Payerne Ralmo Lidar ist Teil des EARLINET (European Aerosol Research Lidar Network), das zusammen mit den in-situ Aerosol- und Spurengasmessungen zur Forschungsinfrastruktur ACTRIS (Aerosol, Clouds and Trace Gases Research Infrastructure) gehört. 

Wertvolle zusätzliche Aerosoldaten (z. B. optische Tiefe) liefern passive* Satellitenmessungen von SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager), MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) und MISR (Multi-angle Imaging Spectroradiometer), sowie die neuesten aktiven* Satellitenmessungen von CALIPSO (Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation) und CloudSat.

*Die Signalquelle für passive Sensoren sind Sonnenlicht oder thermische Ausstrahlung der Erdoberfläche, während aktive Sensoren selbst Strahlung aussenden und empfangen.

Quelle: Technoscope 1/21: Klima. Technoscope ist das Technikmagazin der SATW für Jugendliche, Redaktion SimplyScience

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