Fernerkundung 5

Teil von Geo123; Michael Schaepman

Teil von Geo123; Michael Schaepman


Rahel Widmer
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über die Fernerkundung auf Universitätsniveau, mit Fokus auf Satelliten wie Terra, ENVISAT und ihre Instrumente wie ASTER, MISR und CERES. Sie behandeln die Erfassung von Daten zur Erdoberfläche, Atmosphäre und Ozeanen, einschließlich Messungen von Wolken, Temperatur und Strahlung. Die Karteikarten eignen sich für Studierende und Forscher, die sich mit Klimamodellen, Umweltveränderungen und der Analyse von Satellitenbildern beschäftigen.
Cartes-fiches
60
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3
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Allemand
Catégorie
Géographie
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Université
Créé / Mis à jour
04.05.2013 / 13.11.2024

Cartes-fiches

ERS-Instumente 

  • AMI
  • RA
  • ATSR
  • GOME
  • MS
  • PRARE
  • LRR
  • IDHT

Radar-Altimeter zur Höhenmessung über Meer oder Eisflächen: ein Ku-Band-Sender mit 13,8 GHz, der senkrechte Mikrowellen abstrahlte und die Laufzeit des Echos maß. Daraus ließen sich Daten über Wellenhöhe, Wind, Meerespiegelhöhe, Gezeiten, Eisflächen und Geoidgestalt ableiten. ATSR (Along-Track Scanning Radiometer): ein abbildendes Infrarot-Radiometer (IRR), kombiniert mit einer passiven Mikrowellen-Sonde (MWS). Das IRR maß in vier Kanälen die Wolken-, Boden- und Meerestemperatur mit einer Genauigkeit von 0,2 bis 0,5°. Zusätzlich wurde auch der sichtbare Bereich zur Vegetationsanalyse erfasst. Das MWS verfügte über zwei Kanäle für die Bestimmung des Gesamt-Wassergehalts in der Atmosphäre über einer Bodenspur von 20 km Breite. GOME (Global Ozone Monitoring Experiment) war ein hochauflösendes Spektrometer für UV- und sichtbare Strahlung. Ab 1996 lieferte die ESA über CD-ROM oder Internet 3-Tages-Datensätze über Bewölkung und die atmosphärische Ozon- und Stickstoffdioxid-Verteilung. GOME spürte auch einige weitere Spurengase (Brommonoxid, Schwefeldioxid, Formaldehyd, Chlordioxid, O2-O2 Dimer) und Aerosole in der Luft auf. Dieses Instrument ist nur an Bord von ERS 2 MWS/MWR (Microwave Sounder & Radiometer): passives Radiometer (23,8 und 36,5 GHz) zur Analyse des Wasserdampfs in der Atmosphäre. Damit verbesserte sich die Höhenbestimmung (Altimetrie), da Wasserdampf und Wassertropfen den scheinbaren Weg des Echosignals verlängern. SAR (Synthetic Aperture Radar) einschließlich AMI-Modus (active microwave instrumentation): Abbildungsmodus für Bilder der Erdoberfläche mit einer Auflösung von 8-20 m innerhalb eines 100-km-Streifens, Wellenmodus für die Analyse von Meereswellen und Bestimmung der Windrichtung und -geschwindigkeit. Das Windscatterometer maß die veränderte Rückstrahlung des Meeres, die von den kleinen Rippelwellen und ihrer Windenergie abhängt. PRARE (Precise Range and Range Rate Equipment): Allwetter-Distanzmessung für die hochpräzise Bahnbestimmung und für Satellitengeodäsie – z.B. zur Analyse des Erdschwerefeldes oder der Plattentektonik. LRR (Laser-Retroreflector): Infrarot-Reflektor für gepulste Laserstrahlen spezieller Bodenstationen, welche die zugehörigen Messgeräte zur Vermessung der Bahn hatten.

Bilder Seite 27 - 32 

analyse

Was ist auf dem Bild zu erkennen? Mit welchem System wurde das Bild aufgenommen? Sind Effekte zu erkennen?

Der Satellit muss rechterhalb des Bildes vorbei geflogen sein - Die Berge im Bild sind alle nach rechts geneigt. 

Das Bild wurde mit ERS aufgenommen

Was wurde hier gemessen? Womit?

Auf der Grafik sind die Wellenhöhen zu erkennen die mit Radar gemessen wurden. Die Daten wurde vom Satelliten ESR aufgenommen. 

Diese Daten sind sehr nützlich für Schiffsfahrt.

Auf der Südhalbkugel sind die Wellen viel höher (von April - Mai) also auf der Nordhalbkugel.

Unterschied zwischen ATSR und SAR

LInks im Bild (farbig) Aufnahme durch ATSR-Instument: sichtbare Bereich zur Vegetationsanalyse, Aufnahme Breite 20km. Bild erscheint aber sehr flach, wenig Dynamik.

Rechts im Bild (sw) Aufnahme durch SAR-Instument von ERS: Bilder der Erdoberfläche mit einer Auflösung von 8-20 m innerhalb eines 100-km-Streifens (länge).

 

GOME-Messung

Der ERS befindet sich auf einem (Fast) Polaren-Orbit/ Sonnensynchron- dadurch lassen sich die polaren Regionen relativ gut abdecken. Steifenbreite der Aufzeichnug relativ schmal. Mit diesem Insturment konnte erstmals Ozonkonz. gemessen werden. 

(nur an Bord der ERS-2)

ATSR-Messung

  • in vier Kanälen wird die Wolken-, Boden- und Meerestemperatur gemessen
  • sichtbare Bereich: zur Vegetationsanalyse

(Bild: warme Meeresströmung an der Küste: hier viele Waale wegen hoher Nährstoffkonz. (starker Gradient zw warm und kalt Wasser))

ENVISAT

Environmental Satellite

  • größter je in Europa gebauter Erdbeobachtungssatellit
  • auf einer sonnensynchronenpolaren Umlaufbahn in 100,5 Minuten und beobachtet regelmäßig Erdoberfläche und Atmosphäre unabhängig von Wetter und Tag-/Nacht-Wechsel. Alle 35 Tage überfliegt er die selben Bereiche.
  • Beobachtung der globalen Umweltveränderungen
  •  Beobachtung der Atmosphäre, der Ozeane, der Polarregionen sowie der Veränderungen an Land

ENVISAT- Instrumente 

Die 10 Instrumente auf ENVISAT

Die Beiden wichtigsten: 

MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer) und ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar).

  • MERIS: misst Ozeanfarbe in Küstenregionen (für Chlorophyllpigment-Konzentration, Schwebstoff-Konzentration, Aerosolfracht überm Meer), Höhe der Wolkenobergrenzen, vertikale Wasserdampfverteilung (Atmosphäre),  Aerosolfracht (über Land).
  • ASAR: lokale, globale Beobachtung, auch vertikaler und horizontaler Polarisation kann beobachtet werden.

    Beobachtungsziele: Ozeanwellen (Charakteristika), Meereseis (Ausbreitung), Meeresverschmutzung (Öl), Schnee-, Eisbedeckung, Oberflächentopographie, Landbedeckung (Klassifikation), deren Entwicklung.

Was ist auf dem Bild sichtbar? Mit welchem Satelliten und welchem Instrument könnte das Foto aufgenommen worden sein?

Das Bild zeigt das Eisvorkommen am Nordpol. An der Arktis (links und rechts oben) ist die Eisdicke niedrig. Temperaturänderungen in Kontinentalbereich am schnellsten- Eis schmilzt zuerst ab.

Unten im Bild sind Streifen sichtbar: durch zusammenfügen von versch. bildern sind diese entstanden. 

Das Bild wurde mit dem ENVISAT aufgenommen. Das ASAR-Instument ist für die Aufnahme verantwortlich: ASAR macht Farbbilder von den Oceanen, Küstenzonen, Polarem Eis und Land-Regionen unabhängig von Wetter, Wolken, Tag oder Nacht. 

Was ist auf dem Bild sichtbar? Welcher Satellit, bzw welches Instument hat dieses Bild aufgenommen?

 

Die Küste von Bangladesch. 

Zu sehen sind die Schwebestoffe im Wasser. Brackwasser der Mangrovenwälder vermischt sich mit dem Ozean. (hier viele Sedimente/ ein Delta)

Das Bild wude mit dem Satellit ENVISAT aufgenommen mit dem Instument MERIS: pektrometer misst: von der Erde reflektierte Sonnenstrahlung (in 15 Spektralbändern VIS und NIR).MERIS misst Ozeanfarbe in Küstenregionen (für Chlorophyllpigment-Konzentration, Schwebstoff-Konzentration, Aerosolfracht überm Meer), Höhe der Wolkenobergrenzen, vertikale Wasserdampfverteilung (Atmosphäre),  Aerosolfracht (über Land).

Terra-1

 

Terra

amerikanisch-japanisch-kanadisches Satellitenprojekt

weltweite Daten zum Zustand von Atmosphäre, Landoberfläche und Ozeanen und nteraktionen dieser Sphären untereinander und mit der Sonnenstrahlung.

regionalen und globalen Wandels der Landbedeckung, der Atmosphärenbestandteile, der landwirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit, der Luftqualität, des Küstenschutzes, der Steuerung der Zuwanderung fremder Arten, der Wasserwirtschaft und der öffentlichen Gesundheit.

 

Daten zu Terra

siehe Bild

 

Satellit kreist auf einer polnahen, sonnensynchrone Umlaufbahn

mehr zu Terra

mehr zu den Instrumenten von Terra: 

ASTERCERES MISRMODISMOPITT

EOS

Fernerkundungsprogramm der NASA. Programmziele sind die Langzeitbeobachtung des Klimas, der marinen und terrestrischen Ökosysteme sowie der Aufbau eines unterstützenden Informationssystems, das nötig ist, um zu einem umfassenden Verständnis der Erde als System zu gelangen. EOS besteht aus einer Serie von klein- bis mittelgroßen Satelliten, die seit 1999 das Kernstück des Earth Science Enterprise (ESE) der NASA darstellen.
Diese Erdsystemforschung soll die wissenschaftlichen Grundlage schaffen für gut begründete Entscheidungen im Umweltschutz und beim Umgang mit natürlichen Ressourcen. Folgende Missionen sind Teil von EOS:

Missionen

Warum brauchen wir dieses riesige Sortiment an Fernerkundungs Sensoren?

  • Menschliche Bevölkerung hat im letzten Jh um das dreifache zugenommen
  • Menschen haben die Erdoberfläche um bis zu 40% verändert
  • CO2 Konzentrationen haben durch Menschliche Aktivität um 25% zugenommen
  • Anstieg der globalen Temperatur um 0.5K im letzten Jahrhundert
  • Biomass burning hat sich im letzten Jh vervierfacht!

Die Effekte, Änderungen und Auswirkungen wollern ermittelt werden

ASTER

= Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer

ASTER ist ein in Japan gebautes Instrument zur bildhaften Darstellung von Landoberflächentemperatur, Orographie, Emissionsvermögen und Reflektionsverhalten. ASTER ist auf dem amerikanischen Terra-Satelliten, als einem Teil des Erdbeobachtungssystems (EOS) der NASA installiert. Das Instrument zeichnet hochaufgelöste Bilddaten in 14 Kanälen auf, sowie schwarz-weiße Stereobilder. Die drei Subsysteme von ASTER arbeiten im Multispektralbereich mit Auflösungen von 15, 30 und 90 m.

Geländemodelle können generiert werden mit 3D eindruck (bsp Grand Canyon)

ASTER Messung

Sichtbarer Nah-IR-Bereich: 3 Streifen, 15m breit

Short Wave IR: 6 Streifen, 30m breit

Thermisches IR: 5 Streifen, 90m Breit, Aufslösung 60 km

! Der Satellit nimmt nur gewisse Szenen auf- da so viele Daten geammelt werden eine vollständige Bahn-abdeckung mit Daten nicht möglich!

CERES

Clouds and the Earth's Radiant Energy System

Radiometer, die in drei Kanälen das von der Erdoberfläche reflektierte Sonnenlicht, die von der Erde emittierte thermische Strahlung sowie die Gesamtsumme der Strahlung vom oberen Rand der Atmosphäre bis zur Erdoberfläche misst.

  • Kurzwellenkanal (0,3 - 5,0 µm) zur Messung des reflektierten Sonnenlichts, ein Langwellenkanal, um die von der Erde emittierte Thermalstrahlung im 8-12 µm-Fenster zu messen und ein Breitbandkanal, um alle Wellenlängen zu erfassen. Instument hat schlechte (50km) Auflösung, aber Wasserdampf-Karten können schnell erstellt werden: gut für Klimamodelle

Infromaitonen über Strahlungshaushalt der Erde werden gewonnen. Die Instrumente ermitteln auch die Wolkeneigenschaften einschließlich ihrer Ausdehnung, Höhe, Mächtigkeit und Partikelgröße. (wichtig für das Verständnis der globalen Klimaveränderungen, Verbesserung vo Klimamodellen). CERES-Instrumente sind installiert auf den Satelliten von TRMM und EOS (TerraAqua)

MISR

Multi-angle Imaging SpectroRadiometer, ein Sensor an Bord von Terra. Auf einer polaren Umlaufbahn in 705 km Höhe beobachtet MISR die sonnenbeschienene Erdoberfläche zwischen 82° N und 82° S kontinuierlich mit 9 Kameras in unterschiedlichen Winkeln und mit hoher räumlicher Auflösung. Die Breite der Bodenspur beträgt 360 km.

MISR Messungen:

MISR liefert Klimatologen eine neue Art von Informationen, wie über die Verteilung von Energie und Kohlenstoff in den Bereichen Landoberfläche und Atmosphäre, sowie über die regionalen und globalen Auswirkungen verschiedener Arten von Aerosolen und Wolken auf das Klima. Die durch die verschiedenen Beobachtungswinkel ermittelten unterschiedlichen Reflexionen von Aerosolen, Wolkentypen und Landbedeckungen ermöglicht deren differenzierte Erkennung. In Kombination mit stereoskopischen Verfahren können 3-D-Modelle erstellt werden und die Gesamtmenge des Sonnenlichts abgeschätzt werden, das von den unterschiedlichen Bereichen der Erde reflektiert wird.

Étudier