Modul 4 - Mikrowellensysteme - Mikrowellenradiometer
Mikrowellenradiometer als Anwendung passiver Mikrowellen-Systeme
Mikrowellenradiometer ermöglichen die Messung der von der Geländeoberfläche und von der Atmosphäre infolge ihrer Eigenwärme emittierten Mikrowellenstrahlung, also die Registrierung ihrer Temperatur.
Wird die Atmosphäre nicht berücksichtigt, so ist das empfangene Signal proportional zur Strahldichte der Geländeoberfläche. Diese Signale sind allerdings äußerst schwach, so dass die Mikrowellenempfänger ausreichend empfindlich sein müssen.
Das vorrangige Ziel der Mikrowellenradiometrie ist deshalb nicht die exakte Bestimmung der Geländeoberflächentemperaturen, sondern vielmehr die Abgrenzung und Identifizierung unterschiedlicher Oberflächenarten aufgrund deren unterschiedlicher Emissionsvermögen.
Bei Berücksichtigung der Atmosphäre müssen weitere Einflüsse beachtet werden. Zum einen wird die von der Geländeoberfläche emittierte Strahlung beim Durchgang durch die Atmosphäre geschwächt, zum anderen emittiert die Atmosphäre infolge ihrer Eigenwärme selbst Strahlung in Richtung Sensor und in Richtung Erdoberfläche, welche wiederum vom Gelände in Richtung Sensor reflektiert wird.
Anwendungen der Mikrowellenradiometrie
Mit einem auf einem Satelliten stationierten Mikrowellenradiometer ist es möglich, die Temperatur und den Wasserdampfgehalt der Atmosphäre in verschiedenen Höhen zu bestimmen und somit vertikale Temperatur- und Wasserdampfkonzentrationsprofile der Atmosphäre zu erstellen.
Die Ergebnisse der Mikrowellenradiometrie ähneln teilweise denen des Seitensichtradars, jedoch ist dessen räumliches Auflösungsvermögen, abhängig ob Flugzeug- oder Satellitenradarbilder, um den Faktor 10 bis 1 000 besser.
Die meisten der nachfolgend vorgestellten Anwendungen werden ausschließlich unter Verwendung von Satelliten als Fernerkundungsplattform betrieben. Die Mikrowellenradiometrie wird genutzt zur:
- Identifizierung und Kartierung von Wasserflächen und überschwemmten Gebieten
- Kartierung von Schnee- und Meereseisgebieten, sowie zur Ermittlung des Wassergehalts des Schnees
- Kartierung der Bodenfeuchtigkeit als Voraussetzung für Erntevorhersagen und Bewässerungskontrollen
- Feststellung der Windgeschwindigkeit über dem Ozean (Meeresrauhigkeit durch Wellen)
- Kartierung von Meeresoberflächentemperatur sowie des Salzgehaltes der Meere
- Überwachung von Ölverschmutzungen
- Verfolgung tropischer Wirbelstürme
- Messung von Temperaturprofilen, Wasserdampfgehalt und Wasserdampfprofilen, sowie Gehalt an flüssigem Wasser (Regen) in der Atmosphäre für meteorologische und klimatologische Vorhersagen und Untersuchungen
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