Robert Klatt
Im niedrigen Erdorbit befinden sich immer mehr Satelliten, die nach wenigen Jahren kontrolliert verglühen. In der Erdatmosphäre reichern sich dadurch immer mehr metallische Aerosole an, die das Klima beeinflussen.
Boulder (U.S.A.). Die Anzahl an Satelliten in einer niedrigen Erdumlaufbahn (LEO) hat in den letzten Jahren stark zugenommen und liegt aktuell bei rund 5.500. Das Government Accountability Office (GAO) hat bereits 2020 prognostiziert, dass die Anzahl durch Satellitenkonstellationen wie Starlink bis 2040 auf über 60.000 Satelliten im Orbit zunehmen wird. Die durchschnittliche Lebensdauer dieser Satelliten liegt bei nur fünf Jahren. Es würde also alle ein bis zwei Tage ein Satellit in der Atmosphäre verglühen und dabei jährlich rund 10.000 Tonnen metallische Aerosole freisetzen. Dies entspricht etwa 150 Raumfähren, die jedes Jahr vollständig verdampfen würden.
Forscher des Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES) haben deshalb untersucht, wie sich diese Aerosole auf die Erde auswirken. Laut ihrer Publikation im Fachmagazin JGR Atmospheres zeigt das Modell, dass die metallischen Partikel, die hauptsächlich aus Aluminiumoxid bestehen, sowie weitere Rückstände der verglühten Satelliten mehrere Jahre in der Stratosphäre verbleiben.
Aluminium ist das häufigste Material in Satelliten. Die Forschung hat bisher kaum untersucht, welchen Einfluss Aluminiumaerosole auf die Stratosphäre haben. Die Wissenschaftler des CIRES haben deshalb ein Modell erstellt, das simuliert, wie sich Aluminiumaerosole auf die mittlere und obere Atmosphäre auswirken.
Dabei haben sie verschiedene geografische Regionen, in denen Satelliten eintreten könnten, sowie unterschiedliche Partikelgrößen berücksichtigt. Die Größe der Aerosole ist entscheidend für die Verweildauer in der Atmosphäre und die Menge an Infrarotstrahlung, die sie aufnehmen oder reflektieren können.
Laut dem Modell könnte sich bis 2040 so viel Aluminiumoxid ansammeln, dass die metallischen Aerosole die Winde und Temperaturen in den Polarregionen signifikant verändern. Laut dem Modell nimmt die Temperatur in Polnähe durch die Aerosole um rund 1,5 Grad Celsius zu und die Geschwindigkeit im Polarwirbel der Südhalbkugel nimmt um rund zehn Prozent ab. Die Forscher gehen davon aus, dass diese Effekte helfen könnten, das Ozonloch über dem Südpol zu verkleinern. Es ist aber bisher nicht abschließend untersucht, wie die metallischen Partikel das Ozon beeinflussen.
„Was wir in dieser Studie zeigen, ist, dass selbst aus grober Sicht das Potenzial besteht, dass diese Rückstandsaerosole Prozesse in der Stratosphäre und Mesosphäre beeinflussen – sei es durch Erwärmung oder durch Veränderungen in der Luftzirkulation.“
Die Studienautoren hoffen, dass künftige Forschungsmissionen direkte Messungen von Aluminiumaerosolen in der Atmosphäre durchführen. Diese Daten könnten Erkenntnisse darüber liefern, wie der Wiedereintritt von Satelliten die Chemie der Atmosphäre und insbesondere das Ozon beeinflusst.
„Diese Studie ist ein erster kleiner Schritt zu einem besseren Verständnis“, so Maloney. „Die Idee ist, dass wir hoffentlich ein besseres Modell entwickeln können, um das Ganze künftig mit chemischen Prozessen erneut zu simulieren.“
JGR Atmospheres, doi: 10.1029/2024JD042442
