NASA veröffentlicht 33 Jahre wöchentliche Meeresspiegel-Daten aus Satelliten

Satelliten erfassen seit 33 Jahren Woche für Woche, wie sich der Meeresspiegel verändert – und die NASA hat diese Zeitreihe nun öffentlich zugänglich gemacht.

Dieser frei verfügbare Datenstrom zeigt kurzfristige Ausschläge nach oben und unten, die Küstenüberflutungen verstärken können, lange bevor sich solche Veränderungen in Jahresmitteln deutlich abzeichnen.

Wöchentlicher Meeresspiegel-Datensatz ist öffentlich

Die NASA hat wöchentliche Karten aus den NASA-Produkten zur Meereshöhe (NASA Sea Surface Height, NASA-SSH) bereitgestellt. Sie zeigen, wo die Meeresoberfläche im Vergleich zur Normalhöhe höher oder niedriger lag.

Der Ozeanograf Dr. Joshua K. Willis hat seine Laufbahn darauf aufgebaut, die Höhe der Ozeane mit Satelliten zu messen und den Datensatz anschließend so aufzubereiten, dass er öffentlich nutzbar ist.

Am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA sorgte sein Team dafür, dass Messreihen aus mehreren Missionen so aufeinander abgestimmt wurden, dass die wöchentlichen Werte über die gesamte Zeit vergleichbar bleiben.

Mit der Öffnung des Datensatzes entfällt die frühere Verzögerung zwischen Forschungslaboren und den öffentlichen Nutzerinnen und Nutzern, die schnell reagierende Risiken zeitnah verfolgen müssen.

Satelliten haben die Höhe der Ozeane gemessen

Raumfahrzeuge in der Umlaufbahn bestimmten die Meereshöhe, indem sie Radarpulse aussendeten und die Laufzeit der Echos maßen, die von der Meeresoberfläche zurückkamen.

Ein Radaraltimeter – ein Instrument, das Radarreflexionen vom Wasser zeitlich vermisst – lieferte ungefähr jede Sekunde einen Messwert.

Jede Momentaufnahme umfasste einen Streifen von etwa 4,8 bis 9,7 Kilometern (3 bis 6 Meilen) Breite: Einzelne Wellen wurden dadurch geglättet, großräumige Muster blieben jedoch sichtbar.

Allein aus diesen Rohspuren ließ sich lokale Überflutungsgefahr dennoch nicht zuverlässig ableiten, weil zusätzlich Landbewegungen und Gezeiten Küstenlinien anheben oder absenken.

Von Messspuren zu Gittern

Anschließend wandelten Computer die Satellitenspuren in NASA-SSH-Gitterdaten auf einem festen Raster um, wodurch sich Veränderungen im Zeitverlauf leichter gegenüberstellen lassen.

Programmierinnen und Programmierer kombinierten jeweils 10 Tage an Beobachtungen zu einem Gitter, sodass eine Karte nahezu einen vollständigen Wiederholungszyklus abdeckt.

Die Ergebnisse wurden auf einem 0,5-Grad-Raster abgelegt und über benachbarte Punkte hinweg auf rund 100 Kilometer (62 Meilen) geglättet, um Messrauschen zu verringern.

Weil aufeinanderfolgende Karten jeweils einige der gleichen Tage wiederverwenden, wirken kurzfristige Spitzen in der Darstellung teils abgeschwächt statt klar abgegrenzt.

Ozeanbecken getrennt halten

Landgrenzen zwangen das Team dazu, den Ozean nicht als eine durchgehend glatte Fläche zu behandeln, sondern als getrennte Becken.

Die Software kennzeichnete jeden Rasterpunkt mit einer Becken-Flagge – einer Zahl, die eine Ozeanregion markiert –, damit Karten keine Daten über Becken hinweg vermischen.

Eine Verbindungstabelle erlaubte benachbarten Becken den Datenaustausch, wenn Gewässer tatsächlich verbunden sind; Barrieren wie der Isthmus von Panama verhinderten hingegen das Teilen.

Diese Regel bewahrte Details entlang der Küsten, konnte aber zugleich dazu führen, dass sehr schmale Meerengen die Glättung begrenzen und kleine Lücken übrig bleiben.

Wöchentliche Meeresspiegelkarten machen Wandel sichtbar

Jede Karte verfolgt eine Meereshöhenanomalie: die Abweichung von einem langfristigen Ozeanmittel, die Strömungen und Wärmeverteilung widerspiegelt.

Staut sich warmes Wasser auf, steigt die Oberfläche, weil sich Wasser ausdehnt und weil Wasserbewegungen Masse verlagern – Satelliten erfassen diesen Anstieg innerhalb weniger Tage.

Bei Ereignissen wie El Nino halfen die wöchentlichen Schwankungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern dabei, zu beobachten, wie sich Wärme über den Pazifik ausbreitet, ohne auf monatliche Zusammenfassungen warten zu müssen.

Für Überflutungen auf Straßenniveau bleiben lokale Pegel unverzichtbar; der wöchentliche Blick verbessert jedoch die Frühwarnung für größere, regionale Wasserstandsanstiege.

Wärme lässt Meerwasser anschwellen

Im Jahr 2024 stieg der globale Meeresspiegel um 0.58 centimeters (0.23 inches) pro Jahr. Dieser Sprung entstand überwiegend durch thermische Ausdehnung: Warmes Wasser benötigt mehr Raum, nachdem Winde Wärme tiefer als gewöhnlich durchmischt hatten.

Forschende schätzten, dass zwei Drittel des Meeresspiegelanstiegs 2024 auf die Erwärmung des Wassers zurückgingen – und damit das sonst übliche Verhältnis gegenüber dem Beitrag schmelzenden Eises umkehrten.

„Every year is a little bit different, but what’s clear is that the ocean continues to rise, and the rate of rise is getting faster and faster,“ sagte Willis.

Ein schnellerer langfristiger Anstieg

Neben den kurzfristigen Ausschlägen umfasst die lange Zeitreihe auch Messungen von Sentinel-6 und zeigt, dass der Meeresspiegel im Laufe der Zeit schneller steigt – nicht gleichmäßig.

Eine Studie verfolgte die jährlichen Raten von etwa 0.2 centimeters (0.08 inches) pro Jahr im Jahr 1993 bis auf etwa 0.46 centimeters (0.18 inches) im Jahr 2023.

Treibhausgase erwärmten den Ozean und ließen Landeis schmelzen; dadurch kam zusätzliches Wasser hinzu, und Meerwasser dehnte sich aus – sodass jede Dekade den Anstieg schneller vorantrieb.

Diese Beschleunigung bildet die Ausgangslage für jede wöchentliche Karte; natürliche Schwankungen können den Trend in einzelnen Jahren dennoch vorübergehend beschleunigen oder bremsen.

In Karten eingebaute Grenzen

Wöchentliche Meeresspiegelkarten bringen weiterhin Abwägungen mit sich, weil Sensoren aus dem All nicht jede Küste bis zur Straßenskala überwachen können.

Referenzorbits lassen Lücken nahe der Pole, und die gerasterten Karten lösen Strukturen nur bis zu einer Größe von etwa 322 Kilometern (200 Meilen) auf.

Die Verarbeitung verursacht außerdem eine Verzögerung von rund zwei Wochen, und jede Wochen-Datei überlappt zeitlich mit der folgenden.

Wer Stürme verfolgt, sollte daher berücksichtigen, dass das Produkt großräumige Muster abbildet – nicht zwingend das exakte Maximum an einem bestimmten Tag.

Meeresspiegeldaten verantwortungsvoll nutzen

Für die Interpretation der NASA-SSH-Karten ist Sorgfalt nötig, weil die dargestellten Werte Anomalien sind und nicht der absolute Wasserstand an einem Pegel.

Die Karten geben Höhen relativ zu einem Mittelwert an; so bleibt ein geozentrischer Meeresspiegel – gemessen vom Massenzentrum der Erde – satellitenübergreifend vergleichbar.

Da Küstenüberflutungen stark von lokalen Landbewegungen und Gezeiten abhängen, müssen Nutzerinnen und Nutzer die Karten mit Pegelmessungen kombinieren.

Richtig eingesetzt unterstützt der Datensatz Forschung und Planung; eine unachtsame Auslegung kann jedoch ein regionales Signal fälschlich als lokalen Alarm erscheinen lassen.

Nächste Schritte für wöchentliche Karten

Offene, wöchentliche Meeresspiegelkarten stärken die Verbindung zwischen JPL-Forschung, Satellitenbeobachtung und Entscheidungen an der Küste, weil Veränderungen nun jede Woche sichtbar werden.

Wenn Nachfolgemissionen die Zeitreihe verlängern, werden öffentliche Nutzerinnen und Nutzer Werkzeuge benötigen, die Anomalien in praxisnahe Risikoprüfungen übersetzen.

Informationen aus einer Pressemitteilung der NASA.