Airbus Defence and Space

GOMOS schaut zur Ozonbestimmung in die Sterne

Envisat’s Beitrag zur Messung von Langzeit-Ozontrends und anderer Spurengase

Entgegen der Annahme, dass GOMOS (Global Ozone Monitoring by Occultations of Stars) als ein Instrument eines Erdbeobachtungssatelliten, für seine Forschungen die Erde anvisiert, zieht GOMOS die Beobachtung von Sternen vor. Was zunächst widersprüchlich scheint, ist das erstmals bei GOMOS angewandte Verfahren der „stellaren Okkultation“ zur präzisen Überwachung und Erforschung der globalen Ozonschicht.

Das optisch-mechanische Herz von GOMOS (OMC) mit und ohne Abdeckung © Airbus Defence and Space

Da das Ozon neben seiner Eigenschaft als Schutzschild vor der schädigenden UV-Strahlung der Sonne auch die Temperaturstruktur der Atmosphäre beeinflusst, sind sorgfältige und auf lange Zeit angelegte Messungen der globalen Ozonverteilung erforderlich.

Mit Hilfe von GOMOS, dem in Frankreich gebauten und entwickelten Beitrag zum Envisat Satelliten, können selbst geringfügige Veränderungen der Ozonkonzentration und anderer Gase der Atmosphäre gemessen und aufgezeichnet werden. Diese Messdaten liefern wichtige Anhaltspunkte für das Verständnis der chemischen Vorgänge der Atmosphäre.

Querschnittzeichnung durch GOMOS © Airbus Defence and Space

Zur Messung und Beobachtung der Ozonwerte nutzt GOMOS das Verfahren der „stellaren Okkultation“. Dabei wird das Instrument auf einen zuvor ausgewählten Stern ausgerichtet und versiert diesen an, bis er hinter der am Horizont beobachteten Erdatmosphäre verschwindet. Während dieses Vorgangs wird die Strahlung des Sterns im ultravioletten, sichtbaren und nahinfraroten Bereich pausenlos aufgezeichnet. Je weiter der Stern hinter der Atmosphäre verschwindet, desto mehr wird die Strahlung von den Gasen in der Atmosphäre absorbiert. Durch das somit aufgezeichnete Absorptionsspektrum können die Konzentrationen der Gase der Atmosphäre abgeleitet werden.

Mit rund 400 Sternokkultationen pro Tag finden die GOMOS Ergebnisse wichtige Anwendungsmöglichkeiten in der Ozon- und Atmosphärenforschung. Die von GOMOS bereitgestellten Messdaten werden zum Beispiel zur Erstellung von Modellen zur Langzeitentwicklung der Ozonverteilung genutzt und geben somit Rückschlüsse auf die Frage, wie sich unsere Atmosphäre in den kommenden Jahren und Jahrzehnten entwickeln wird. So beobachtete GOMOS im Jahre 2004 und im Jahre 2011 eine starke Zunahme des Stickstoffdioxidgehalts in einer Höhe von 65 km. Die Überwachung des Stickstoffdioxidgehalts ist von besonderer Bedeutung, weil dieses Gas Ozon zerstören kann. Über die darauffolgenden zwei Monate beobachtete Gomos wie die Schicht auf 45 km herabsank und dabei deutlich Ozon zerstörte – und damit ein weiteres Puzzlestück des Ozon-Rätsels lieferte.

Bis zum heutigen Tag hat GOMOS mehr als eine Millionen Messungen von Sternspektren durchgeführt.

 

Envisat Instrument: das Spektrometer SCIAMACHY Envisat Instrument: Das Spektrometer MIPAS GOMOS Envisat Instrument: Radarinstrument Advanced Synthetic Aperture Radar ASAR Envisat Instrument: Das Radiometer AATSR
      SCIAMACHY           MIPAS          GOMOS           ASAR           AATSR

 

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