«Wir liefern Daten zu den Auswirkungen von Umweltveränderungen»

Das Astronomische Institut der Uni Bern AIUB ist an vorderster Front dabei, wenn es darum geht, das globale Schwerefeld der Erde zu bestimmen. AIUB-Direktor Adrian Jäggi erklärt im Interview, was Satellitenmissionen damit zu tun haben und warum sich eine chinesische Delegation für die Berner Schwerefeldmodelle interessiert.

«uniaktuell»: Herr Jäggi, letzten Sommer wurde unter Ihrer Leitung der Schwerefelddienst COST-G (Combination Service for Time-variable Gravity Fields) ins Leben gerufen. Warum sind Messungen des Schwerefelds der Erde wichtig?
Adrian Jäggi: Die Erde ist ein dynamischer Planet, der verschiedenen äusseren und inneren Prozessen unterworfen ist. Massenbewegungen im Erdinnern und an der Erdoberfläche verändern die Massenverteilung und somit auch das Schwerefeld der Erde. Ein prominentes Beispiel dafür ist das durch den Klimawandel verursachte Abschmelzen der Eismassen in Grönland und der Antarktis. COST-G hilft, diese Prozesse besser zu quantifizieren.

Wie wird das Schwerefeld der Erde bestimmt?
Um das globale Schwerefeld der Erde zu bestimmen, werden Daten von Satellitenmissionen ausgewertet, aktuell von der GRACE-FO Mission der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA und des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums DLR. GRACE-FO besteht aus zwei Satelliten, die in einem Abstand von ca. 200 km in einer niedrigen Erdumlaufbahn hintereinander herfliegen und dabei ihre gegenseitigen Abstände laufend messen. Wenn sich in einer Region Wasser ansammelt, wächst dort die Masse und somit die Schwere. Dadurch verändern sich auch die beiden Satellitenbahnen und somit die Distanzen zwischen den beiden Satelliten. Neben den natürlichen Massentransportprozessen wie dem natürlichen Kreislauf des Wassers interessieren uns die vom Menschen verursachten Massenverlagerungen, wie zum Beispiel die Absenkung des Grundwassers aufgrund von intensiver Landwirtschaft oder das Abschmelzen des Festlandeises in Grönland und der Antarktis durch den Klimawandel.

Welche Rolle nimmt COST-G als Schwerefelddienst ein?
Lange Zeit wurden die Satellitendaten von verschiedenen Gruppen unabhängig voneinander ausgewertet und die Auswertungen nicht in einem grösseren Rahmen koordiniert oder harmonisiert. Das Horizon 2020 Projekt EGSIEM unter der Leitung der Universität Bern setzte hier bereits an, ging aber 2017 zu Ende. COST-G setzt Teile von EGSIEM unter der Flagge der International Association of Geodesy (IAG) nun fort und vereinigt unterschiedliche Modelle zu einer konsolidierten und dadurch insgesamt robusteren Bestimmung des Schwerfelds der Erde. Damit liefert COST-G nicht nur wichtige Grundlagen für weiterführende Forschungen in fast allen erdwissenschaftlichen Bereichen, sondern insbesondere auch Schwerefeldmodelle, die für Entscheidungsträgerinnen und -träger in Wissenschaft und Politik künftig eine zentrale Rolle spielen können, zum Beispiel im Kampf gegen die Auswirkungen des Klimawandels.

Das Astronomische Institut der Uni Bern (AIUB) ist also mit seiner Expertise weltweit an vorderster Front dabei?
Das AIUB koordinierte bereits EGSIEM und nun spielen wir auch bei COST-G eine Schlüsselrolle: Ich selbst bin Vorsitzender des Leitungsgremiums und Direktor des Zentralbüros. Dr. Ulrich Meyer vom AIUB ist Koordinator der Analysezentren und kombiniert die Beiträge der verschiedenen Institutionen zu einem konsolidierten Schwerefeldmodell. Seit vielen Jahren wird am AIUB auch die sogenannte Bernese GNSS Software entwickelt, die derzeit von mehr als 700 Institutionen (Universitäten, Forschungseinrichtungen, Landesvermessungsinstitute, etc.) weltweit eingesetzt wird. Diese Software spielt auch im Rahmen von COST-G eine wichtige Rolle. Das AIUB selbst verarbeitet damit die Daten der Satellitenmissionen und entwickelt daraus eigene Modelle des Schwerefelds als Beitrag zu COST-G. Die Bernese GNSS Software wird schliesslich auch benutzt, um die konsolidierten COST-G-Modelle zu bestimmen.

Mitte Januar war eine chinesische Delegation in Bern zu Besuch, die sich für COST-G interessiert.
COST-G weckt insbesondere auch Interesse bei Institutionen, die nicht Teil des ursprünglichen EGSIEM-Teams waren. So wurde beispielsweise in China in den letzten Jahren sehr viel Aufwand in die Auswertung der Daten zur Bestimmung des Erdschwerefeldes gesteckt. Eine Delegation, bestehend aus 12 Wissenschaftlern von insgesamt 6 chinesischen Institutionen, ist daher im Januar nach Bern gereist, um im Rahmen eines speziell dafür organisierten Treffens mehr über COST-G zu erfahren und die Möglichkeit einer künftigen Zusammenarbeit auszuloten. Eine verstärkte Zusammenarbeit mit den chinesischen Gruppen ist für COST-G von grossem Interesse, weil damit einerseits die COST-G-Modelle weiter verbessert werden können, aber insbesondere deshalb, weil andererseits China auch an eigenen Schwerefeldmissionen arbeitet und durch eine verstärkte Zusammenarbeit die Chance auf einen Datenzugang für nicht-chinesische Forschende erhöht wird.

Über Adrian Jäggi

Adrian Jäggi ist seit 2012 Direktor des Astronomischen Instituts der Universität Bern. Nach dem Studium der Astronomie an der Universität Bern war er als Carl von Linde Fellow am Institute for Advanced Study an der Technischen Universität München tätig. Seit 2009 ist er zurück an der Universität Bern, erst als wissenschaftlicher Leiter der Satellite Laser Ranging Aktivitäten in Zimmerwald und seit 2012 als Direktor des Astronomischen Instituts. Der Schwerpunkt seiner Forschung liegt auf der präzisen Bahnbestimmung künstlicher Satelliten und der damit verbundenen Bestimmung geophysikalisch relevanter Parameter wie z.B. dem Schwerefeld der Erde.
 

Kontakt

Prof. Dr. Adrian Jäggi
Astronomisches Institut der Universität Bern (AIUB)
Telefon direkt: +41 31 631 85 96
Email: adrian.jaeggi@aiub.unibe.ch