Deutsche Multispektral-Kamera METimage verbessert die Qualität der Wettervorhersagen
5. August 2025 | Neue Maßstäbe in der Erdbeobachtung
Deutsche Multispektral-Kamera METimage verbessert die Qualität der Wettervorhersagen
Die Deutsche Multispektral-Kamera METimage verbessert die Qualität der Wettervorhersagen
Satellitendaten sind einer der wichtigsten Eckpfeiler der Wettervorhersage. Sie liefern präzise und umfangreiche Beobachtungen aus Regionen der Erde, die von anderen Messinstrumenten unzureichend oder gar nicht erfasst werden können. Zusammen mit anderen Beobachtungen helfen diese Daten, den aktuellen Zustand der Atmosphäre bestmöglich zu bestimmen. Auf dieser Basis wird durch Vorhersagemodelle die Wetterentwicklung für die kommenden Stunden und Tage berechnet. METimage wird diese Vorhersagen durch seine Präzision entscheidend verbessern. Hierdurch können Menschen so früh wie möglich vor extremen Wetterereignissen gewarnt, aber beispielsweise auch der Klimawandel besser verstanden werden.
Digitales Modell der Multispektral-Kamera METimage
METimage nimmt 20 verschiedene Spektralkanäle in einem Bereich von 443 Nanometern bis 13.345 Mikrometern Wellenlänge auf. Spektralkanäle sind „Farben“ im sichtbaren und nicht sichtbaren Lichtbereich. Zum Vergleich: Das menschliche Auge kann drei Spektralkanäle im Bereich rot, grün und blau mit ungefähr 400 bis 700 Nanometern Wellenlänge wahrnehmen. Die Spektralkanäle für METimage sind so gewählt, dass beispielsweise Wolken von Schnee und Eis unterschieden werden, obwohl beides für das menschliche Auge zunächst weiß erscheint. Über andere Spektralkanäle kann unter anderem erkannt werden, wie hoch Wolken sind, welche Oberflächentemperatur ein Ozean hat, ob etwas Grünes tatsächlich Vegetation ist, oder eine Fläche in Brand steht.
METimage misst Wolken in einer bisher nicht möglichen Genauigkeit
Egal ob Sonnenschein, Regen oder Gewitter: Wolken haben einen großen Einfluss auf das Wetter und das Klima. Die vielen unterschiedlichen physikalischen und chemischen Prozesse in kleinen Skalen führen zu Unsicherheiten in den aktuellen Wetter- und Klimamodellen. METimage wird die Wolken in einer bisher nicht erreichten Genauigkeit vermessen und trägt damit zu präziseren Wetter- und Klimavorhersagen bei.
Bild: 5/5, Credit:
EUMETSAT 2024
Am 13. August 2025 um 2:37 Uhr MESZ (12. August 21:37 Uhr Ortszeit) startet der Satellit Metop-SG-A1, an Bord hat er das hochmoderne Multispektral-Radiometer METimage.
METimage wird global Wolken, Wasserdampf und Aerosole, Land- und Ozeanoberflächentemperaturen sowie Eisbedeckung, Vegetation und auch Brände hochgenau messen.
Entwicklung und Bau von METimage wurden von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR koordiniert.
Am 13. August 2025 um 2:37 Uhr MEZ (12. August 21:37 Uhr Ortszeit) wird der Satellit Metop-SGA1 der Europäischen Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten EUMETSAT mit einer Ariane-6-Rakete von Kourou (Französisch-Guayana) aus starten. An Bord befindet sich ein hochmodernes Messinstrument, die Multispektral-Kamera METimage. Sie wird die Wettervorhersagen in Europa und weltweit deutlich verbessern. Die Entwicklung und der Bau wurden von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) koordiniert und durch das Bundesministerium für Verkehr (BMV) zusammen mit EUMETSAT finanziert. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) hat die Mission in der Vorbereitung durch Beratung und insbesondere die Formulierung der Bedarfe aus Sicht von Wettervorhersage und Klimaüberwachung begleitet. METimage wurde durch Airbus Defense and Space Deutschland entwickelt und gebaut.
Hochgenaue Wettervorhersagen dank Satellitendaten
Satellitendaten sind einer der wichtigsten Eckpfeiler der Wettervorhersage. Sie liefern präzise und umfangreiche Beobachtungen aus Regionen der Erde, die von anderen Messinstrumenten unzureichend oder gar nicht erfasst werden können. Zusammen mit anderen Beobachtungen helfen diese Daten, den aktuellen Zustand der Atmosphäre bestmöglich zu bestimmen. Auf dieser Basis wird durch Vorhersagemodelle die Wetterentwicklung für die kommenden Stunden und Tage berechnet. Die Metop-SG-Satelliten werden Wettervorhersagen insgesamt, aber besonders auch für den Zeitraum der nächsten zwei bis sechs Stunden, das sogenannte „Nowcasting“, stark verbessern. Nowcasts sind entscheidend für die Warnung vor extremen Ereignissen. Ihr Ausmaß und ihre Folgen können mit längerfristigen Wettermodellen häufig nicht vorhergesagt werden. Metop-SGA1 mit METimage und die weiteren Metop-Satelliten der zweiten Generation (Metop-SG) werden einen entscheidenden Beitrag zu Nowcasts aus einer polaren Umlaufbahn leisten.
„Menschen so früh wie möglich vor extremen Wetterereignissen zu warnen, ist enorm wichtig für die Sicherheit der Bevölkerung. Daher finanzieren wir gemeinsam mit EUMETSAT die Multispektralkamera METimage. Deutschland setzt mit dieser Spitzentechnologie nun neue Maßstäbe in der präzisen Klimabeobachtung und Wettervorhersage. METimage wird die Wettervorhersagen nicht nur in Europa, sondern weltweit verbessern. Politik, Verwaltung und Wirtschaft können sich dank dieser Satellitendaten noch frühzeitiger über mögliche Extremwetterereignisse informieren und darauf reagieren“, sagt Patrick Schnieder, Bundesminister für Verkehr.
„Die Anzahl extremer Wetterereignisse nimmt signifikant zu. Um rechtzeitig Maßnahmen zu unserem Schutz und dem Schutz von Infrastrukturen zu ergreifen, sind wir auf präzise Wetterinformationen angewiesen. Unsere tägliche Wettervorhersage basiert zu großen Teilen auf Satellitendaten. Dank der hohen räumlichen Auflösung trägt METimage entscheidend zur Verbesserung der Vorhersagequalität bei. Zudem liefern die Messungen der Spektralkamera essenzielle Daten für globale Klimamodelle. Sie werden dabei helfen, die richtigen Maßnahmen gegen die Auswirkungen des Klimawandels einzuleiten“, sagt Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstandsmitglied und Generaldirektor der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR.
„Das modernisierte und erweiterte Instrumentarium auf Metop-SG-A1 wird uns helfen, unsere Vorhersagen und die Genauigkeit unserer Warnungen auch unter Nutzung modernster KI-basierter Anwendungen zukünftig weiter zu verbessern. Das Potenzial des Satelliten liegt dabei insbesondere in der Verbesserung der Wettervorhersage aufgrund erweiterter Beobachtungsdaten für die Datenassimilation. Metop-SG-A1 eröffnet zudem Möglichkeiten zur genaueren Betrachtung von Wolken, deren Höhe, Zusammensetzung und Tröpfchengröße. Mit den neuen Daten können wir evaluieren, wie gut Wolken in unseren bisherigen Vorhersagemodellen abgebildet sind, und diese entsprechend weiterentwickeln. Darüber hinaus sehen wir in den Daten von Metop-SG-A1 großes Potenzial für die vertiefte Analyse und das Verständnis des Erdsystems und die Weiterentwicklung unserer Klimamodelle, deren Ergebnisse auch Grundlage von nationalen und kommunalen Anpassungsstrategien sind“, so Prof. Sarah C. Jones, Präsidentin des Deutschen Wetterdienstes (DWD).
Langfristiges Engagement für die globale Wetterbeobachtung
Das EUMETSAT Polar System der zweiten Generation (EPS-SG) ist der europäische Beitrag zum System polar umlaufender meteorologischer Satelliten, das gemeinsam mit den USA unterhalten wird. EUMETSAT ist hierbei für den sogenannten Mid-Morning-Orbit zuständig, bei dem der Äquator jeweils um 9:30 Uhr lokaler Ortszeit überflogen wird.
Das Metop-SG-Programm besteht aus sechs Satelliten: drei aufeinanderfolgende Paare, bestehend aus einem A- und einem B-Satelliten, die eine Vielzahl unterschiedlicher, aber sich ergänzender Instrumente tragen. Die Metop-SG-A-Satelliten verfügen über Instrumente für atmosphärische Sondierung und Bildgebung, während Metop-SG B Instrumente für Mikrowellen-Bildgebung und Radarbeobachtungen umfasst. Sie werden die Kontinuität der wichtigen Metop-Datenreihen bis Mitte der 2040er Jahre sicherstellen. Die Metop-SG-A-Satelliten tragen auch die von Airbus gebaute Copernicus Sentinel-5 Mission. Sie überwacht global die Luftqualität (Nitrogendioxide, Sulfurdioxide, Formaldehyd, Bromide, Chlordioxid, usw.), Ozonverteilung, Treibhausgase (Methan und Kohlenstoffmonoxid), sowie Aerosole in der Atmosphäre. Das DLR-Erdbeobachtungszentrum in Oberpfaffenhofen verarbeitet die Sentinel-5-Daten zu globalen Übersichtskarten.
Die geplante nominelle Betriebsdauer der Metop-SG-Satellitenreihe beträgt insgesamt 21 Jahre und wird durch drei identische Satellitengenerationen abgedeckt.
Deutsche Technik für die europäische Meteorologie
Die METimage-Hardware wurde von der Airbus Defence and Space GmbH zusammen mit über 50 Unterauftragnehmern entwickelt, gebaut und getestet. Neben dem ersten, nun startenden METimage-Modell mit einem Wert von rund 300 Millionen Euro befinden sich zwei weitere Flugmodelle in der Fertigung. Diese werden auf den Satelliten Metop-SGA2 und A3 voraussichtlich 2032 und 2039 starten, um bis in die späten 2040er Jahre kontinuierlich Wetterdaten bereitzustellen.
Hintergrundinfo: Das METimage-Instrument
METimage operiert aus 830 Kilometer Höhe und scannt alle 1,7 Sekunden einen 2.560 Kilometer breiten Bodenstreifen mit einer Auflösung von 500 Metern pro Bildpunkt. Dies wird durch einen rotierenden Spiegel ermöglicht, der die gesamte Erdoberfläche alle zwölf Stunden abtastet. Neben Detektoren, die im sichtbaren Spektralbereich arbeiten, sind Infrarotdetektoren verbaut, die bei Temperaturen unter minus 200 Grad Celsius betrieben werden.
Durch diese Technik nimmt METimage 20 verschiedene Spektralkanäle in einem Bereich von 443 Nanometern bis 13,345 Mikrometern Wellenlänge auf. Spektralkanäle sind „Farben“ im sichtbaren und nicht sichtbaren Lichtbereich. Zum Vergleich: Das menschliche Auge kann drei Spektralkanäle im Bereich rot, grün und blau mit ungefähr 400 bis 700 Nanometern Wellenlänge wahrnehmen. Das Vorgängermodell zu METimage, AVHRR, konnte sechs Spektralkanäle aufnehmen. Die Spektralkanäle für METimage sind so gewählt, dass beispielsweise Wolken von Schnee und Eis unterschieden werden, obwohl beides für das menschliche Auge zunächst weiß erscheint. Über andere Spektralkanäle kann unter anderem erkannt werden, wie hoch Wolken sind, welche Oberflächentemperatur ein Ozean hat, ob etwas Grünes tatsächlich Vegetation ist oder ob eine Fläche in Brand steht.
