Wasser

Satellitendaten belegen anhaltend schwere Dürre in Europa

Europa fehlt Grundwasser, sogar sehr viel Grundwasser. Bereits seit 2018 leidet der Kontinent unter der Trockenheit. Das ist das Ergebnis von Daten, die in einem interessanten Verfahren mittels der Zwillingssatelliten Tom und Jerry gewonnen wurden.
27.01.2023

Um die Grundwasserstände in Europa zu ermitteln, messen zwei Satelliten die Massenänderungen auf der Erde.

 

Die Sommermonate 2018 und 2019 sind vielen als sehr heiß in Erinnerung. Damals gab es einen eklatanten Wassermangel in Zentraleuropa. Seither sind die Grundwasserspiegel nicht wieder signifikant angestiegen.

Das zeigen Datenauswertungen von Torsten Mayer-Gürr und Andreas Kvas vom Institut für Geodäsie an der TU Graz. Sie beobachteten im Rahmen des EU-Projekts Global Gravity-based Groundwater Product (G3P) mittels Satellitengravimetrie die weltweiten Grundwasservorkommen und dokumentierten deren Veränderungen in den vergangenen Jahren.

Weitreichende Folgen

Im Sommer 2022 waren die Auswirkungen der langanhaltenden Dürre in Europa evident: Flussbetten trockneten aus, stehende Gewässer verschwanden, trockene Böden bereiteten der Landwirtschaft viele Probleme, für Atomkraftwerke in Frankreich fehlte das Kühlwasser und Wasserkraftwerke konnten ihre Funktion nicht erfüllen.

Die Wassersituation in Europa ist mittlerweile sehr prekär geworden ist. Die Wissenschaftler von der TU Graz hätten sich dies in so einem Ausmaß nicht erwartet. „Ich hätte mir vor ein paar Jahren nicht gedacht, dass Wasser hier in Europa einmal ein Problem sein könnte, vor allem in Deutschland oder Österreich“, sagt Mayer-Gürr.

Grundwassermessung aus dem Weltall

Wie können die Geodäten an der TU Graz mit Daten aus dem Weltall genaue Aussagen über die Grundwasserspeicher tätigen? Kernstück des Projekts G3P sind Zwillingssatelliten namens Tom und Jerry, die in einer polaren Umlaufbahn in knapp 490 Kilometern Höhe die Erde umkreisen. Wichtig ist der Abstand zwischen den Satelliten von rund 200 Kilometern: Der hintere darf den vorderen nicht einholen, weswegen sie in Anlehnung an die Cartoon-Figuren auch die Bezeichnung Tom und Jerry erhalten haben.

Die Distanz zwischen den Satelliten wird laufend genau gemessen. Fliegen sie über einen Berg, dann ist der vordere Satellit aufgrund der erhöhten Masse unter ihm zunächst einmal schneller als der hintere. Hat er den Berg passiert, bremst er wieder leicht ab, dafür beschleunigt der hintere Satellit, sobald er den Berg erreicht. Sind beide jenseits des Berges, relativiert sich die Geschwindigkeit wieder. Diese Distanzänderungen über großen Massen sind die Hauptmessgrößen für die Bestimmung des Erdschwerefeldes und werden mikrometergenau bestimmt. Zum Vergleich: Ein Haar ist in etwa 50 Mikrometer dick.

Monatliche Schwerekarte der Erde

Das alles geschieht bei einer Fluggeschwindigkeit von rund 30.000 km/h. So schaffen die beiden Satelliten 15 Erdumläufe am Tag, womit sie nach einem Monat eine komplette Abdeckung der Erdoberfläche erreichen. Das bedeutet wiederum, dass die TU Graz jeden Monat eine Schwerekarte der Erde liefern kann. „Die Prozessierung und der Rechenaufwand sind hier ziemlich groß. Wir haben alle fünf Sekunden eine Abstandsmessung und damit etwa eine halbe Million Messungen pro Monat. Daraus bestimmen wir dann Schwerefeldkarten“, sagt Mayer-Gürr.

Mit der Schwerekarte ist die Menge des Grundwassers allerdings noch nicht ermittelt. Denn die Satelliten zeigen alle Massenänderungen an und machen keinen Unterschied zwischen Meer, Seen oder Grundwasser. Dafür braucht es die Kooperation mit allen anderen Partnern des EU-Projekts G3P. Mayer-Gürr und sein Team liefern die Gesamtmasse, davon werden dann die Massenänderungen in den Flüssen und den Seen abgezogen, die Bodenfeuchte, der Schnee und das Eis wird ebenfalls subtrahiert und letztendlich bleibt das Grundwasser übrig. (hp)