EarthCARE

Engl. Akronym für Earth Clouds, Aerosols and Radiation Explorer; eine geplante europäisch-japanische Mission zur Untersuchung von Wirkung und Wechselwirkung von Aerosolen und Wolken in Bezug auf die Strahlungsbilanz der Erde. Der Start der auf zwei Jahre ausgelegten Mission ist für 2023 in Kourou vorgesehen.

EarthCare ist die sechste Earth-Explorer-Mission der ESA im Rahmen ihres Erderkundungsprogramms „Living Planet“. Als industrieller Hauptauftragnehmer ist Airbus D&S verantwortlich für Entwicklung und Bau des Erdbeobachtungssatelliten.

EarthCARE - Infografik Quelle: ESA

Die EarthCARE-Mission zielt auf eine bessere Darstellung und Erfassung des irdischen Strahlengleichgewichts in Klima- und digitalen Wettervorhersagemodellen ab. Dies soll durch die Ermittlung der vertikalen Verteilung von Wolken und Aerosolen sowie die Messung der Strahlung in der oberen Atmosphäre erfolgen. Aerosole bestimmen die Zusammensetzung der Wolken, die wiederum für die Bildung von Niederschlägen verantwortlich sind.

Die Wärmeströmung beeinflusst ihrerseits die Feuchtigkeit in der Stratosphäre. Die Beobachtungen von EarthCARE werden somit durch die verbesserte Darstellung von Wolken-, Aerosol- und Strahlungsprozessen zu zuverlässigeren Klima- und genaueren Wettervorhersagen beitragen.

Der Satellit wird ca. 1,7 Tonnen wiegen und in eine quasi-polare Umlaufbahn mit einem Neigungswinkel von 97° und einer Höhe von etwa 400 Kilometern eingebracht werden. Seine Nutzlast wird aus vier Instrumenten bestehen: ein von der JAXA entwickeltes Wolkenradar, ein Breitbandradiometer und ein Multispektralbildgeber (MSI), die von der ESA entwickelt werden, sowie ein Rückstreulidar (ATLID). Der Instrumentensatz wurde optimiert, um entlang der Flugbahn des Satelliten Daten über nebeneinander liegende Bereiche der Atmosphäre bereitzustellen.

Lidar verwendet das gleiche Prinzip wie SAR, funktioniert aber im IR-, sichtbaren oder UV-Wellenlängenbereich. Lidargeräte werden zur präzisen Messung topographischer Merkmale, zur Überwachung des Wachstums oder Rückgangs von Gletschern, zur profilierenden Beobachtung von Wolken, zur Messung von Winden, zur Untersuchung von Aerosolen und zur Quantifizierung verschiedener atmosphärischer Komponenten eingesetzt. Das Atmosphären-Lidar ATLID arbeitet bei einer Wellenlänge von 355 nm mit 10 m Strahldurchmesser am Boden und mit Polarisationsmessung.

Die Nutzlast des Satelliten besteht aus vier Instrumenten (vgl. Abb.):

• Das Atmospheric Lidar (ATLID) liefert vertikale Profile von Aerosolen und dünnen Wolken. Es arbeitet mit einer Wellenlänge von 355 nm und hat einen spektral hochauflösenden Empfänger und einen Depolarisationskanal.
• Das Cloud Profiling Radar (CPR) liefert vertikale Profilmessungen von Wolken und besitzt die Fähigkeit, die Vertikalgeschwindigkeit von Wolkenpartikeln durch Dopplermessungen zu beobachten. Es arbeitet mit 94 GHz.
  
• Der Multispektralbildgeber (MSI) liefert Informationen zu Wolken und Aerosolen quer zur Flugrichtung, wobei er Kanäle im sichtbaren Bereich, nahen Infrarot, im kurzwelligen und thermalen Infrarot verwendet.
• Das Breitbandradiometer (BBR) liefert Messungen der Strahlung in der oberen Atmosphäre. Es hat einen kurzwelligen und einen langwelligen Kanal für drei fixe Beobachtungswinkel, die in Flugrichtung, senkrecht nach unten und rückwarts ausgerichtet sind.

EarthCARE - seine vier Instrumente ATLID, CPR, MSI, BBR und ihre Beobachtungsgeometrie Quelle: ESA

Weitere Informationen:

• Earth Clouds, Aerosols and Radiation Explorer (ESA)
• EarthCare (earth online)
• EarthCare-Profil im CEOS EO Handbook (CEOS / ESA)
• EarthCare (eoPortal Directory)