Lexikon der Fernerkundung

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AATSR

Engl. Akronym für Advanced Along Track Scanning Radiometer; ein abbildendes multispektrales Strahlungsmessgerät auf dem mittlerweile außer Betrieb befindlichen ENVISAT zur Präzisionsmessung der Temperaturen von Meeres-, Land- und Wolkenoberflächen, der Wolkenbedeckung, von Aerosol, des atmosphärischen Gehalts an gasförmigem und flüssigem Wasser sowie von Vegetation. Mit AATSR konnte beispielsweise die Meeresoberflächentemperatur mit einer Genauigkeit von 0,1 Grad gemessen werden. Mit Hilfe des AATSR wurde die Kontinuität der Daten von ATSR-1/2 gewährleistet. Es sicherte so einen einmaligen Datenbestand der Oberflächentemperatur des Meeres über einen Zeitraum von mehr als zehn Jahren.
Die Meeresoberflächentemperatur (SST) gilt als eine der stabilsten geographischen Schlüsselvariablen, die den Zustand des atmosphärischen Systems der Erde kennzeichnen, wenn sie auf globaler Ebene bestimmt werden. Die exakte Ermittlung geringfügiger Schwankungen der Meeresoberflächentemperatur liefert einen Hinweis auf recht bedeutende Änderungen des Wärmeaustauschs zwischen Ozean und Atmosphäre. Dies gilt besonders für die Tropen.

Foundation sea surface temperature* captured by ENVISAT's AATSR instrument 2006

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Quelle: ESA
Foundation sea surface temperature* captured
by ENVISAT's AATSR instrument 2006

Unter Verwendung von Daten des ENVISAT-Instruments Advanced Along Track Scanning Radiometer (AATSR) und von anderen Instrumenten lieferte die ESA tagesaktuelle Karten der Meeresoberflächentemperaturen der europäischen Meere als Teil des Medspiration-Projekts der Raumfahrtagentur. Die Aufgabenstruktur ist inzwischen geändert.

*The foundation SST (SSTfnd) is the temperature free of diurnal temperature variability, i.e., SSTfnd is defined as the temperature at the first time of the day when the heat gain from the solar radiation absorption exceeds the heat loss at the sea surface.

Für die Messung von Landflächen und Wolken wird im sichtbaren Bereich zusätzlich ein FPA, eine spezielle Anordnung von Strahlungssensoren, eingesetzt. Dieser liefert Hinweise auf

  • Biomasse der Vegetation;
  • Feuchtigkeit der Vegetation;
  • Zustand und Wachstumsphasen der Vegetation.

Aus diesen Parametern lassen sich anhand von bekannten Verhältnissen, die unter Berücksichtigung der zusätzlichen Informationen durch den AATSR-Modus mit zwei Blickwinkeln abgeändert wurden, globale Vegetationsindizes ableiten. Die sichtbaren Kanäle dienen auch zur Bestimmung von Wolkenparametern wie etwa der Unterscheidung zwischen Wasser und Eis sowie der Verteilung der Partikelgröße.
Das Prinzip, Verzerrungen durch atmosphärische Einwirkungen bei der Messung der Wasseroberflächentemperatur zu kompensieren, indem das Meer aus zwei Blickwinkeln betrachtet wird, ist die Grundlage der Familie der (A)ATSR-Instrumente.
AATSR tastet in Flugrichtung einen 500 Kilometer breiten Streifen senkrecht unter dem Satelliten mit einer geometrischen Auflösung von 1 x 1 Kilometer ab.
Auftraggeber für dieses Instrument, das unter Leitung von Astrium (heute: Airbus Defence and Space) gebaut wurde, war das British National Space Centre (BNSC).

Weitere Informationen:

Abbildende Spektrometer

Engl. imaging spectrometer; Klasse abbildender Sensoren mit hohem spektralem Informationsgehalt. Sie können in bis zu weit über hundert verschiedenen Spektralbändern gleichzeitig aufnehmen. Ein abbildendes Spektrometer verbindet die Aufnahme von Bilddaten mit der Messung der spektralen Zusammensetzung der Strahlung.
Abbildende Spektrometer arbeiten ohne mechanische Scaneinheit. Statt dessen wird auf einem zweidimensionalen Detektorarray (meist CCD) die Rauminformation in "Cross-Track"-Richtung auf einer Dimension des Arrays und die spektrale Information auf der zweiten Dimension des Arrays abgebildet; die Rauminformation in Flugrichtung entsteht durch die Bewegung des Satelliten.

Bisher werden die meisten abbildenden Spektrometer von Flugzeugen aus eingesetzt (CASI, HyMap, etc.). Pionier im All war der seit 1996 betriebene Modulare Optoelektronische Scanner (MOS) des DLR. Es folgten SeaWIFS, MODIS (beides eigentlich Radiometer mit mechanischem Scanspiegel, im Amerikanischen aber meist als 'imaging spectrometer' bezeichnet) und MERIS auf ENVISAT.

Typischer Aufbau eines abbildenden Spektrometers Typischer Aufbau eines abbildenden Spektrometers

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Quelle:
DLR (R.o.)

Abbildender Laserscanner

Engl. imaging laser scanner, franz. enregistreur aérien des profiles; mit Laserstrahlen arbeitender aktiver Sensor, der über die Erfassung der dreidimensionalen Position (Koordinaten) als Höhenmessgerät (Altimeter) dient und gleichzeitig durch die Erfassung des reflektierten Signals ein Geländebild (3D-Information) der überflogenen Oberfläche erzeugt.
Die Aufnahme der Intensitätswerte des von den aufgenommenen Oberflächen reflektierten Laserlichtes erfolgt bei heutigen Lasermessystemen in 16-bit-Graustufen. Im Ergebnis erhält man ein Abbild der Oberflächen ähnlich dem eines Schwarzweißfotos.
Im Unterschied zum Radar, das Mikrowellen und Radiowellen zur Messung einsetzt, verwendet LIDAR wesentlich kürzere Wellenlängenbereiche des elektromagnetischen Spektrums, typischerweise die Bereiche Ultraviolett, sichtbar und Infrarot.
Neben der Laseraltimetrie existieren zwei weitere Verfahren, dreidimensionale topographische Daten zu gewinnen: Stereophotogrammetrie und Radar-Interferometrie mit SAR (Radar mit Synthetischer Apertur).

Abschattung

Unerwünschter Störeffekt bei der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen. Abschattung entsteht durch Hindernisse im Freien (Berge, Gebäude, Wände, Bauwerke aller Art), die die freie Ausbreitung und den Empfang auf direktem Weg, insbesondere hochfrequenter Wellen, verhindern. Dies führt zu variierenden Signalpegeln über eine bestimmte Entfernung im Bereich des Schattens.

Absorption

Engl. (atmospheric) absorption, franz. absorption; in der Physik die Abschwächung einer Teilchen- oder Wellenstrahlung beim Eindringen in Materie. Bei dieser Wechselwirkung zwischen Strahlung und Materie werden Photonen von Molekülen, Atomhüllen oder Kernen abgefangen. Die Energie der absorbierten Strahlung wird dabei in andere Formen, z.B. in Wärme, umgewandelt. Bei der Absorption von Licht gehen die Moleküle der durchstrahlten Materie zum Teil in angeregte Energiezustände über. Dabei werden, abhängig vom Material, stets nur bestimmte Wellenlängen absorbiert.

DIN 18716 formuliert: Die "Umwandlung von Strahlungsenergie in eine andere Energieform bei Wechselwirkung mit Materie" und macht die Anmerkung : "Aus Energieerhaltungsgründen ist Reflexionsgrad, Transmissionsgrad und Absorptionsgrad zusammen 1,0".

Flüssigkeiten und Festkörper absorbieren die Strahlung in großen Wellenlängenbereichen. Gase können im Gegensatz dazu nur in bestimmten, charakteristischen Wellenlängen absorbieren (Absorptionslinien und Absorptionsbanden).
Das absorbierende Medium kann seinerseits Strahlung aussenden, aber erst nachdem eine Energieumwandlung stattgefunden hat und meist in einer anderen Richtung. Durch diesen Prozess verliert die Strahlung an Intensität.
Absorption geschieht zum Beispiel in der Erdatmosphäre (atmosphärische Extinktion), in Hüllen um Sterne (bei Protosternen und bestimmten Typen von entwickelten Sternen mit starker Staubproduktion) und durch Gas- und Molekülwolken im interstellaren (interstellare Extinktion) oder intergalaktischen Raum (Entstehung des Lyman-Alpha Waldes). Auch kältere, äussere Schichten von Sternen, insbesondere der Sonne absorbieren Photonen aus tieferen und heisseren Schichten, wodurch das charakteristische stellare Absorbtionslinienspektrum entsteht.

In der Fernerkundung bezieht sich der Begriff Absorption auf das Aufnehmen von elektromagnetischer Energie durch Material der Atmosphäre oder der Oberfläche. Die atmosphärischen Gase absorbieren selektiv in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Wegen der Absorption erreicht Strahlung die Erdoberfläche nicht oder nur in erheblich reduziertem Maße. Die Spektralbereiche, die ungehindert die Atmosphäre durchdringen, werden atmosphärische Fenster genannt. Diese Wellenlängenbereiche werden in der Fernerkundung verwendet.
Die Absorption wirkt als Störgröße. Allerdings sind bei der Auswertung von Fernerkundungsdaten für atmosphärische Fragen gerade diese Absorptionsprozesse entscheidend.

Absorption der Sonnenstrahlung in der Atmosphäre Absorption der Sonnenstrahlung
in der Atmosphäre





Quelle:
University of Southern California (R.o.)

Der Strahlungsumsatz an der Erdoberfläche ist ebenfalls gekennzeichnet durch spezifische, stofflich bestimmte Absorptionsprozesse, die z.T. durch sehr schmalbandige Absorptionsbanden bestimmt sein können. Die Variation der Absorptionszusammenhänge/-muster hilft, zwischen verschiedenen Materialien zu unterscheiden.

Absorptionsbanden(spektrum)

Spezielle Wellenlängenbereiche des elektromagnetischen Spektrums, in denen die Strahlungsenergie durch spezifische stofflich-substantielle Eigenschaften von in der Atmosphäre enthaltenen Gasen markant absorbiert wird. Im Bereich dieser Wellenlängenintervalle ist daher die Atmosphäre für Strahlung gar nicht oder nur schwach durchlässig. Außerhalb der Absorptionsbanden kann die solare und die terrestrische Strahlung im Bereich der atmosphärischen Fenster fast ungehindert die Erdatmosphäre passieren.
Wichtige Absorptionsbanden in der Atmosphäre sind vor allem die 6,3 µm-Wasserdampfbande, die 15 µm- und 4,3 µm-Kohlendioxidbanden sowie die 9,6 µm-Ozonbande, welche in Infrarotspektren deutlich hervortreten (Strahlungsabsorption). Die Absorptionsbanden anderer Spurengase sind in der Atmosphäre deutlich schwächer wegen deren geringerer Konzentration (z.B. Methan, Distickstoffoxid). Da die Linien in Absorptionsbanden relativ nahe beieinander liegen, können diese in Spektren nur bei entsprechend hoher spektraler Auflösung getrennt werden.
Insbesondere für die Detektierung von Gesteinen und Mineralen eignen sich sehr schmalbandige Absorptionsbanden im Bereich des SWIR.

Absorptionsgrad

Engl. absorptance oder absorption factor, franz. degré d‘absorption; wellenlängenabhängiges Verhältnis des von einem Medium absorbierten zum einfallenden Strahlungsfluss. Im Speziellen ist damit das wellenlängenabhängige Verhältnis des von einer Oberfläche absorbierten Strahlungsflusses zu dem eines Schwarzen Körpers mit derselben Temperatur gemeint.
DIN 18716 definiert den Begriff: Das "Verhältnis der absorbierten Strahlungsleistung zur auffallenden Strahlungsleistung".

Absorptionskoeffizient

Häufig syn. zu Absorptionskonstante verwendet; dimensionslose Größe für das Absorptionsvermögen eines Mediums. Je grösser der Absorptionskoeffizient, desto effektiver wird Strahlung vom Medium aufgenommen. Der Absorptionskoeffizient hängt stark von physikalischen Grössen wie der Wellenlänge der Strahlung, der Temperatur, Dichte, Aggregatszustand des Mediums usw. ab.

Absorptionsvermögen

Anteil der Strahlungsenergie, den Materie aus der auf sie treffenden Strahlung aufnimmt. Das Absorptionsvermögen ist abhängig von der Beschaffenheit (Farbe, Material, Oberfläche etc.) des Stoffes und der Wellenlänge der auftreffenden Strahlung.

absteigender Knoten

Engl. descending node; geographische Länge, bei der ein polarumlaufender Satellit die Äquatorebene in N-S-Richtung quert.

Absteigender Knoten bei polarumlaufenden Satelliten Absteigender Knoten bei polarumlaufenden Satelliten

 

 


Quelle: nach Esri Support

Abtaster

s. Scanner

Abtastbreite

Engl. swath width; der Bereich, den ein Satellit mit einer Antenne oder einem abbildenden System auf dem Erdboden beim Überflug überstreicht.

ACC

Engl. Abkürzung für Accelerometer; Nutzlast auf Champ und künftig auf der SWARM-Mission. Dieser hochauflösende Beschleunigungsmesser misst alle nicht durch das Schwerefeld der Erde verursachten Kräfte (Beschleunigungen), hauptsächlich Atmosphärenreibung und Strahlungsdruck der Sonne. Sie gelten als Störkräfte bei der Messung des Gravitationsfeldes der Erde.

Weitere Informationen: Accelerometer (CEOS EO Handbook)

ACRIMSAT

Engl. Akronym für Active Cavity Radiometer Irradiance Monitor III Satellite; 1999 gestarteter Satellit der NASA zur Untersuchung der Sonnenstrahlung (Gesamtstrahlung und Solarkonstante) mit Hilfe des Instruments ACRIM III. ACRIMSAT befindet sich auf einer 716 km hohen, sonnensynchronen Umlaufbahn mit einer Neigung von 98,13°. Diese Art der Erdumlaufbahn hat den Vorteil, dass der Satellit nie in den Erdschatten eintritt und so rund um die Uhr die Sonne beobachten kann.
Von der Sonne, dem Zentrum unseres Sonnensystems, geht die Energie aus, die auf der Erde Winde entstehen lässt, für Strömungen in den Meeren sorgt, das Land erwärmt und somit für das globale Wetter verantwortlich ist. Wissenschaftler, die sich mit globalen Klimaveränderungen beschäftigen, sind der Auffassung, dass nur kleine Schwankungen während einiger Jahrzehnte in der Energiabstrahlung der Sonne, auch Total Solar Irradiance (TSI) genannt, eine Rolle in Klimawechseln spielten könnten. Durch das Messen dieser gesamten Menge an Energie, die von der Sonne her die Erde erreicht und in die Erdatmosphäre eintritt, sollen bessere Modelle des Klimasystems unserer Erde möglich werden. Um Klimamodelle entwickeln zu können, werden Messdaten zweier verschiedener Messungen benötigt:

  • Die Gesamtmenge an Sonnenenergie, die die Erde erreicht; bestehend aus dem sichtbaren Licht (ca. 85%), Ultraviolett- (etwa 10 %) und Nahinfrarot-Wellenlängen (etwa 5 %)
  • Die Menge an Energie, welche von der Erde zurück ins All reflektiert wird und somit nicht Teil vom Energiesystem der Erde wird

Die erste Messung wird vom Instrument ACRIM-III an Bord von ACRIMSat durchgeführt, während für die zweite Messung andere Satelliten der NASA zuständig sind. Die Differenz zwischen der Energie, welche die Erde erreicht und jener, die wieder in den Weltraum reflektiert wird, resultiert in der Energiemenge, welche auf der Erde für die Prozesse in der Umwelt verantwortlich ist. Kombiniert mit Messungen der Ozeanströmungen, der Winde und Oberflächentemperaturen können Klimamodelle erstellt werden, die Aussagen über die Zukunft des irdischen Klimas machen können.
Daten von ACRIMSAT werden korreliert mit Daten zur globalen Erwärmung, mit Daten zum Schrumpfen der polaren Eisbedeckungen sowie mit Daten zum Rückgang der Ozonschicht.
ACRIMSat ist Teil des Earth Observing System (EOS), einem ca. 20 Missionen umfassenden, längerfristigen Forschungsprogramm der NASA.

Seit 2013 liefert AcrimSat keine Daten mehr, vermutlich aufgrund erschöpfter Batterien. Nach mehreren Kontaktversuchen wurde die Mission 2014 als beendet erklärt.

ACRIMSATACRIMSATQuelle: NASA
ACRIM Composite Total Solar Irradiance (TSI) Time Series
ACRIM Composite TSI Time series

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Quelle und aktuelle Grafik: ACRIM

Weitere Informationen:

Across Track

Engl. für 'quer zur Flugrichtung', gewöhnlich bezogen auf die Aufnahmetechnologie von Luft- oder Satellitenbildern.

Across-Track Scanning

Syn. Cross-Track Scanning, Whiskbroom Scanning; Fernerkundungssystem, das ein zweidimensionales Image des darunterliegenden Bodens aufbaut, indem von einer Seite zur anderen und in einer Richtung im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Flugzeugs oder des Satelliten gescannt wird. Die gescannten Querstreifen werden in eine Abfolge von räumlichen Elementen (ground resolution cell) untergliedert, welche durch ihre Größe die räumliche Auflösung eines Bildes repräsentieren. Die von jedem Element ausgehende elektromagnetische Strahlung wird nacheinander entlang des Querstreifens aufgenommen.
Dies wird erreicht durch die Verwendung eines oszillierenden Spiegels, der die elektromagnetische Strahlung auf die Sensorgeräte richtet. Jedem Element ist im Sensor ein mikroelektronischer Detektor zugeordnet, der die Messung als Einzelwert für einen Bildpunkt ausdrückt.
Der Thematic Mapper Sensor an Bord der Landsat-Satellitengruppe (bis Landsat-7) verwendet diese Scanningmethode.

Across-Track Scanner Across-Track Scanner




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Quelle: RST
Additive Farben

Rot, Grün und Blau (RGB) werden additive Farben genannt, da Weiß erzeugt wird, wenn alle drei Farben kombiniert werden. Wird farbiges Licht zusammengeführt, so erscheint das Ergebnis immer heller. Additive Farben werden beispielsweise für Monitore und Scanner benutzt.

Additive Farben Additive Farben

Jede additive Farbe hat eine gewisse Anzahl von Farbpartikeln aus Rot, Grün und Blau. Die Zusammensetzung der verschiendenen Grundfarben erzeugt dann die additive Farbe. Die Farbtöne werden durch Zahlen zwischen 0 (00) und 255 (FF) bestimmt. Java verwendet die Dezimaldarstellung. HTML Farben setzen sich aus den umgewandelten Zahlen des Hexadezimalcodes (00) bis (FF) zusammen. Da alle drei Grundfarben enthalten sind, benötigt man 6 Hexadezimalwerte.
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Quelle (Grafik): Webmaster-Crashkurs.de
 
Additive Farbmischung

Ein optisches Modell (Lichtfarben), bei dem durch das Hinzufügen neuer Spektralbereiche Mischfarben entstehen, wodurch man die Strahlungssumme der einzelnen Primärfarben erhält. Durch additive Farbmischung kann die Veränderungen zwischen zwei Satellitenbildaufnahmen des gleichen Raumes, z.B. vom Satelliten LANDSAT, veranschaulicht werden. Zunächst wird mittels einer Hauptkomponentenanalyse aus dem mehrkanaligen LANDSAT-Bild ein Grauwertbild berechnet, welches den maximalen Informationsgehalt aus allen sieben LANDSAT-Kanälen bündelt. Den beiden Grauwertbildern der entsprechenden Aufnahmezeitpunkte wird dann ein Farbkanal der drei Grundfarben Rot, Grün oder Blau zugeordnet. Einer der drei Farbkanäle bleibt unbelegt. Haben keine Veränderungen zwischen den beiden Aufnahmezeitpunkten stattgefunden, sind die Intensitäten der Hauptkomponenten identisch. Nach den Gesetzen der additiven Farbmischung entstehen aus den beiden Grundfarben hellere Mischfarben. So wird beispielsweise aus Grün und Rot Gelb. Alle gelben Flächen können somit mit keinen bzw. geringen Veränderungen assoziiert werden, während sich Veränderungen in unterschiedlichen Intensitäten der Hauptkomponenten und der ihnen zugeordneten Farbkanäle darstellen werden. Siehe auch Subtraktive Farbmischung

ADEOS-II

Engl. Akronym für Advanced Earth Observing Satellite, syn. Midori-II, japanisch みどり-II; japanischer Satellit mit 8 Sensoren zur Beobachtung von Ozeanfarben und Temperaturen, Ozon, Landoberfläche als Nachfolger der vorzeitig beendeten ADEOS-I-Mission. Der Satellit wurde mit einer H-IIA-Rakete vom Tanegashima Raumfahrtzentrum in der Präfektur Kagoshima im Dezember 2002 in seine Umlaufbahn geschossen. Die Höhe des Perigäums beträgt 803 km, die des Apogäum 820 km, die Inklination 98,7°.
Die zwei Hauptsensoren sind ein Radiometer (AMSR) und der Global Imager (GLI). Weitere Instrumente sind: Improved Limb Atmospheric Spectrometer-II, SeaWinds, Polarization and Direction of the Earth Reflectance, Data Collection System.
Ein Sonnensturm im Oktober 2003 zerstörte die Sonnenkollektoren und mit ihnen den 630 Mio. $ teuren Satelliten.

ADEOS-II sollte Beiträge liefern zur Untersuchung

  • der Wasser- und Energiekreisläufe von Atmosphäre, Ozean und Land
  • des Kohlenstoffkreislaufes
  • der Mechanismen der globalen Umweltveränderungen und
  • des globalen Klimawandels.

Praktischen Nutzen versprach man sich z.B. für die Meteorologie und das Fischereiwesen.

ADEOS-II bei der Trennung von der Trägerrakete ADEOS-II bei der Trennung
von der Trägerrakete


Quelle: NASDA

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ADM-Aeolus

Engl. Akronym für Atmospheric Dynamics Mission, kombiniert mit dem Namen des griech. Windgottes; Bezeichnung für eine 2017 mit einer Vega-Trägerrakete startende und auf drei Jahre angelegte Satellitenmission der ESA (Earth Explorer Core Mission), die globale Daten zur dreidimensionalen Darstellung von Windfeldern liefern soll. Die Messungen dienen der genaueren Kenntnis der Windenergie und der atmosphärischen Zirkulationsmuster einschließlich des weltweiten Transports von Energie, Wasser, Aerosol und Chemikalien. Man erhofft sich weitere Erkenntnisse über Phänomene wie El Niño/Southern Oscillation. Daneben sollen die Daten helfen, Klimavariabilität zu quantifizieren und zur Validierung und Verbesserung von Klimamodellen beitragen.
Der Satellit trägt als einziges Instrument einen aktiven Doppler-Windlidar (ALADIN, Atmospheric Laser Doppler Lidar Instrument). Es sendet kurze Lichtpulse im nahen UV (355 nm) aus, dessen Rückstreuung ein Spiegelteleskop von 1,5 m Durchmesser registriert. Aus den Laufzeiten der in der Atmosphäre reflektierten Strahlung und ihrer Dopplerverschiebung erhält man Hinweise auf die Feuchtigkeitsverteilung, Strömungs- und Windverhältnisse in der Atmosphäre in unterschiedlichen Höhen. Die horizontale Ortsauflösung ist besser als 50 km.
ADM-Aeolus wird sich in 408 km Höhe auf einer sonnensynchronen Umlaufbahn mit 96,99° Neigung befinden. Der Wiederholzyklus wird 7 Tage betragen.

Der ADM-Aeolus-Satellit

Ziel der Earth Explorer Atmospheric Dynamics Mission (ADM-Aeolus) der ESA, ist die globale Beobachtung dreidimensionaler Windfelder zur Verbesserung der gegenwärtigen Windprofilmessung und somit auch der atmosphärischen Modellierung und Analysetechniken. Ein wesentlicher Beitrag zu einer neuen Qualität in der Wettervorhersage und Klimaforschung.

Quelle: ESA
 

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Advanced Baseline Imager (ABI)

Multispektralkamera mit sechzehn Kanälen (0,46 - 13,3 µm), die im Bereich des sichtbaren Lichts (3 Bänder), des nahen Infrarots (3 Bänder) und im Infrarotbereich (10 Bänder) Übersichts- und Detailaufnahmen liefert. Sie wird von Harris Space & Intelligence Systems (früher Exelis Geospatial Systems) gebaut und ist das wichtigste Instrument auf dem amerikanischen Wettersatelliten GOES-R, um Bilddaten zum Wetter, Klima und zur Umwelt der Erde zu liefern. ABI liefert dreimal mehr spektrale Informationen und eine bis zu vier Mal höhere Bodenauflösung (abhängig vom Spektralband) und eine über fünf Mal raschere Bildwiederholung. Meteorologen sind mit diesen hochaufgelösten Bildern in der Lage, Stürme schon in ihren frühen Entwicklungsstufen aufzuspüren. Nahezu identische Versionen des ABI sind auf den japanischen Wettersatelliten Himawari 8 und 9 im Einsatz, dort unter dem Namen Advanced Himawari Imager (AHI).

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Advanced Composition Explorer (ACE)

Raumsonde der NASA, die im am 25. August 1997 gestartet wurde und insbesondere als Sonnenwinddetektor Echtzeitdaten über Vorgänge zwischen Sonne und Erde liefert. ACE wurde im Rahmen des Explorer-Programms realisiert und trägt daher auch den Namen Explorer 71.
Ziel der 752 kg schweren Sonde ist die Analyse von solaren, interplanetaren, interstellaren und kosmischen Partikeln an der Grenze des Erdschwerefeldes nahe dem Lagrange-Punkt L1. Sie wurde mit einer Delta II 7920-8 von Cape Canaveral aus gestartet und in einer Umlaufbahn um L1 positioniert, in der sie wahrscheinlich bis ca. 2024 arbeiten kann. Aufgrund dieser Position (L1-Orbitalpunkt) liefert die Sonde etwa eine Stunde, bevor eine Störung des interplanetaren Magnetfeldes IMF die Erde erreicht, relevante Daten über die zu erwartende Intensität der geomagnetischen Störung.
Trotz Störungen eines Instruments ist die Sonde weiterhin aktiv (Januar 2017). Seit 2015 umkreist der Nachfolger DSCOVR ebenfalls L1. Beide sollen vorläufig parallel in Betrieb bleiben.

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Advanced Land Imager (ALI)

Instrument an Bord des NASA-Satelliten Earth Observing-1 (EO-1). Es ist das erste Erdbeobachtungsinstrument, das im Rahmen des New Millennium Program (NMP) zum Einsatz kam. ALI setzt neuartige Weitwinkeloptiken ein und ein kombiniertes multipektral-panchromatisches Spektrometer. ALI wurde als Prototyp für die Landsat-Nachfolgemission konzipiert und befindet sich auf EO-1 im Formationsflug mit den Satelliten Landsat 7 und Terra.

Der Betrieb des Satelliten ist stark kundenorientiert. Interessenten vom Archäologen bis zu einer Katastrophenschutzorganisation können Bilder anfordern. Gelegentlich zählen auch andere Satelliten zu den "Kunden". Als Teil des SensorWeb nimmt EO-1 automatisch Bilder auf, wenn ein entsprechender Impuls von anderen Satelliten kommt. Beispielsweise überwacht EO-1 100 Vulkane. Wenn der MODIS-Sensor an Bord von Terra oder Aqua einen heißen Fleck in einem der Vulkane entdeckt, nimmt EO-1 beim nächsten Überflug automatisch ein Bild auf. ALI spürt die Aschewolken auf, wohingegen Hyperion die Temperatur und die Position der Lavaströme aufzeichnen kann. Wenn die bordeigene Software eine heiße Stelle in den Hyperion-Messungen entdeckt, wird sie automatisch eine weitere Aufnahme bei der nächsten Gelegenheit vornehmen.
Die Bilder werden lokalen Stellen zur Verfügung gestellt. Das SensorWeb-System ist ein Wegbereiter für internationale Kooperation, insbesondere bei Katastropheneinsätzen.

Krakatau (Indonesien) Quelle: NASA Earth Observatory Krakatau (Indonesien),
beobachtet mit dem Instrument ALI auf EO-1


Das System in der Lage, eine Zielanfrage noch bis zu 5 Stunden vor dem Überfliegen des Ziels anzunehmen. Andere Sensoren benötigen dazu 2-3 Tage Vorlaufzeit.
Der an Bord befindliche Zeitplaner stellt eine themen- und wetterabhängige Aufgabenliste zusammen. Dabei nutzt er Wolkenvorhersagen der NOAA und gibt einem weniger bewölkten Gebiet Priorität, wenn das ursprünglich präferierte Ziel zu sehr verdeckt ist.

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Aeolus

s. ADM-Aeolus

Aeroelektromagnetik

Zur Aeroelektromagnetik (airborne electromagnetics, AEM) zählen diejenigen Verfahren der Elektromagnetik, mit denen eine schnelle Erkundung des Erduntergrundes im Bereich von wenigen Metern bis mehreren hundert Metern Tiefe aus der Luft möglich ist. Das BGR-System nutzt einen Hubschrauber zum Schleppen der Sender und Empfänger, die sich in einer Flugsonde befinden. Diese etwa 10 m lange Flugsonde hängt an einem 45 m langen Kabel etwa 30 m bis 40 m über dem Gelände.

Die dipolförmigen Sendesignale (Primärfelder) werden bei sechs diskreten Messfrequenzen im Bereich von 386 Hz bis 133 kHz als kontinuierliche Sinusschwingungen generiert. Für jede Messfrequenz werden je zwei Komponenten des im Erduntergrund induzierten sekundären Magnetfeldes registriert (siehe Prinzipskizze), die mittels einfacher Modelle für den Erduntergrund in spezifische Widerstände (Kehrwert der elektrischen Leitfähigkeit) umgerechnet werden. Die Ergebnisse werden in Vertikal- oder Horizontalschnitten dargestellt.

Alternativ zu diesem Frequenzbereichsverfahren der Aeroelektromagnetik existieren auch Zeitbereichsverfahren, bei denen das Sendesignal durch Ein- und Ausschaltvorgänge generiert wird. Für beide Verfahren können sowohl Flächenflugzeuge als auch Hubschrauber eingesetzt werden.

Prinzipskizze der Hubschrauber-Elektromagnetik Prinzipskizze der Hubschrauber-Elektromagnetik

Für die Aeroelektromagnetik trägt der Hubschrauber eine torpedoförmige zehn Meter lange Messsonde, die zugleich Sender und Empfänger schwacher elektromagnetischer Felder ist. Bis in etwa hundert Meter Tiefe lässt sich damit der Untergrund "durchleuchten".

Seit etwa einem halben Jahrhundert werden aeroelektromagnetische (AEM) Verfahren vor allem zur Auffindung von mineralischen Rohstoffen genutzt. In den letzten drei Jahrzehnten werden diese Verfahren auch zunehmend zur Grundwassererkundung eingesetzt. Mit ihnen können große Areale in kurzer Zeit effizient erfasst werden. Aufgrund der Abhängigkeit des Untersuchungsparameters, der elektrischen Leitfähigkeit, sowohl von den lithologischen Verhältnissen im Untergrund als auch von der Salinität des Porenwassers können Struktur und Beschaffenheit von Grundwasserleitern untersucht werden.

Als Träger für AEM-Systeme werden Flugzeuge und Hubschrauber eingesetzt, die mit Frequenz- oder Zeitbereichsverfahren bestückt sein können.

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Quelle: BGR
 

Einsatzgebiete für die Aeroelektromagnetik, z.B. für das hubschrauberelektromagnetische (HEM) Messsystem der BGR:

 
- Bestimmung von Salz-/Süßwassergrenzen
- Grundwassersuche
- Geologische Kartierung
- Kartierung von Störungszonen
- Suche nach Altlasten
- Kartierung leitfähiger Sickerwässer
- Archäologische Vermessungen
- Ingenieurgeologische Messungen
- Lagerstättenexploration

Aerogeophysik

Verfahren der Fernerkundung aus geringer Flughöhe für geophysikalische Zwecke. Der Begriff fasst alle geophysikalischen Methoden zusammen, die auf Flächenflugzeugen, Hubschraubern, Luftschiffen oder Ballonen eingesetzt werden. Dabei überstreicht das geophysikalische Anwendungsspektrum ein weites Feld. Zu den ersten Methoden, die auf Flugzeugen eingesetzt wurden, zählt die Aeromagnetometrie (oft verkürzt als Aeromagnetik bezeichnet). Damit lässt sich über verschiedene Reduktionen und Korrekturen zum Beispiel das magnetische Feld der Erdkruste bestimmen.
Artverwandt damit sind die Aeroelektromagnetik-Verfahren, die sowohl auf Flächenflugzeugen wie auf Hubschraubern eingesetzt werden können. Sie dienen dazu, Leitfähigkeitsstrukturen in den obersten Schichten der Erde zu kartieren. Daraus kann unter anderem abgeleitet werden, ob dort wasserführende Schichten, Kohleflöze, Salzstöcke und dergleichen vorhanden sind. Daneben wurden speziell verschiedene Aeroradar-Verfahren entwickelt, die zum Beispiel Eisdicken und die innere Schichtung des Eises vermessen oder die obersten Bodenschichtungen erkunden können.
In den letzten Jahren sind besonders große Entwicklungssprünge in der Aerogravimetrie zu verzeichnen. Mit dieser Methode können Schwerefeldanomalien in der Erdkruste ermittelt werden, die Aufschluss über ihren inneren Aufbau geben. Zusätzlich kann von Flugzeugen aus mittels der Aeroradiometrie in bodennahen Flügen das Spektrum und die Intensität der natürlichen Strahlung aus dem Boden erfasst werden.

Weitere Informationen: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)

Aerogravimetrie

Passive gravimetrische Erkundung aus der Luft mit hypersensitiven Federwaagen zur Entdeckung von Anomalien des Erdschwerefeldes, die auf Salzdome, Intrusionen, Erzlager usw. hinweisen können.
Mit der Satellitengravimetrie lässt sich das Erdschwerefeld einheitlich, aber mit reduzierter Auflösung aufgrund der Höhe der Satellitenbahn erfassen. Mit gravimetrischen Messungen an der Erdoberfläche kann dagegen die Erdschwere mit hoher Auflösung, jedoch mit inhomogener Meßpunktverteilung verursacht durch Umgebungsbedingungen beobachtet werden.Die Aerogravimetrie vom Flugzeug aus schließt die Lücke zwischen terrestrischen und satellitengestützten Messungen.
Ein Schweresensor, der auf einer bewegten Plattform installiert wird, misst die Summe der Schwere- und Inertialbeschleunigungen der Systems im Fluggerät. Die Störungen durch die Trägheitsbeschleunigungen bei einem normalen Messflug können die 100 bis 10000 fache Amplitude des Nutzsignals einer zu erfassenden geologisch bedingten Schwerevariation aufweisen, je nach Filterung der Daten. Die Trägheitsbeschleunigung kann jedoch aus der Flugzeugbewegung abgeleitet werden. Die Flugbahn muss mittels eines nicht-inertialen Systems, wie dem satelliten-gestütztem GPS, bestimmt werden. Die Reduktion um die Vertikalbeschleunigung sowie des Einflusses der Horizontalbeschleunigungen stellen somit wesentliche Komponenten der Datenbearbeitung dar.
Mittels Kenntnis der Schwerkraft (Gravitation) können Geowissenschaftler Modelle zur Dichteverteilung im Untergrund und damit zum Aufbau der Erdkruste erstellen. Messungen der Variation der Schwerkraft erfolgten in vergangenen Jahrzehnten punktuell an Land und kontinuierlich entlang von Profilen auf See. Damit diese Messungen auch aus der Luft per Hubschrauber oder Flächenflugzeug erfolgen können, modifiziert die BGR das im Einsatz befindliche Seegravimetersystem des Typs KSS31M so, dass es auch als Teilkomponente eines Aerogravimetrie-Messsystems angewendet werden kann.

hubschrauber_gravimetrie_prinzip_hres KSS32_lres

gesamtsystem_lres

  Aerogravimetrie

Links: Prinzip der Hubschrauber-Gravimetrie

Mitte: Das KSS31M System

Rechts: Das KSS31M System mit GPS-Empfängern und einer INS (Inertialsystem Einheit), die die Lagewinkel liefert und die Positionsbestimmung in Kombination mit GPS verbessert.
Diese Gerätekonfiguration stammt aus der Mission GEOHALO mit dem HALO Flugzeug der DLR vom Sommer 2012.

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Quellen: BGR / BGR (persönl. Mitteilung)
 

Weitere Informationen: Geoforschungszentrum Potsdam

Aerologie

Von giech.: άέριος (aerios) „in der Luft befindlich, hoch“ und -logie; diese "Höhenwetterkunde" erforscht als Teilgebiet der Meteorologie die freie Atmosphäre bis in 50 km Höhe mit physikalischen Methoden und technischen Hilfsmitteln. Beispielsweise tragen Wetterballone die Messinstrumente (Radiosonden) in die Atmosphäre, ein mitgeführter Sender überträgt laufend die Messdaten zur Erde. Aerologische Aufstiege mittels Radiosonden werden in der Regel zweimal täglich durchgeführt und messen Luftdruck, Temperatur, Feuchtigkeit und Wind bis in durchschnittlich 30 km Höhe. Meist werden noch zwei weitere Aufstiege ohne Messgeräte durchgeführt, die nur Winddaten (aus der Radarpeilung) liefern. Weltweit gibt es ca. 500 aerologische Aufstiegsstationen. Diese besonders für die Luftfahrt wichtigen Daten werden durch Flugzeugmessungen und durch Fernmessungen von Wettersatelliten aus ergänzt. Der Zustand der freien Atmosphäre kann auch vom Erdboden aus mittels Windprofilerngemessen werden.
Die Daten werden verschlüsselt und das weltumspannende Netz der WMO für die Verbreitung von Wetterdaten GTS (Global Telecommunication System) eingespeist. Da diese Daten in einem wichtigen Zusammenhang mit den Wettervorgängen auch am Boden stehen, stellen aerologische Daten eine wesentliche Grundlage für die Wettervorhersage dar. Ferner ergeben sich aus diesen Daten wesentliche Erkenntnisse für das Klima der freien Atmosphäre.

Aeromagnetometrie

Syn. Aeromagnetik; die Erfassung von Parametern des Erdmagnetfeldes durch Überfliegen der Erdoberfläche. Das Flugzeug zieht ein Magnetometer nach, dessen Daten digital aufgezeichnet werden. Die aeromagnetischen Messungen können die Horizontal-, Vertikal- oder Totalintensität des Magnetfeldes erfassen, woraus man die Existenz und Mächtigkeit magnetisierter Gesteine anhand ihrer Suszeptibilität erschließen kann. Neben der Erforschung der Erdkruste (Magnetische Landesaufnahme) dienen sie auch der Suche (Exploration) nach gewissen Lagerstätten.

Die Messungen erfolgen mit Magnetfeld-Sensoren vom Flugzeug oder Hubschrauber aus. Da die Gesteine der Erdkruste unterschiedliche Magnetisierungen aufweisen, lassen sich aus den Messungen Aussagen über die Struktur der Erdkruste machen. Bei oberflächennahen, lokal begrenzten Flügen werden magnetische Störkörper in den obersten Erdschichten erkundet. Dazu zählen z.B. Magnetitgänge und Erzlagerstätten, aber auch künstliche Strukturen wie Deponien. Bei größeren Flughöhen sowie bei Flügen über Eis und Wasser liegt der Schwerpunkt in der Erkundung geologisch-tektonischer Strukturen von regionaler Größenordnung. Die Ergebnisse der Messungen werden in Form von Karten und Profilen der magnetischen Anomalien dargestellt. In weiterführenden Auswertungen der Messdaten können Form und Eigenschaften der magnetischen Störkörper modelliert werden. Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) setzt die Aeromagnetik im BGR-Hubschrauber sowie auf wechselnden Flächenflugzeugen in der Polarforschung ein.

Prinzipskizze der Hubschrauber-Aeromagnetik

In der Aeromagnetik wird das Magnetfeld der Erde und dessen Anomalien bestimmt. Die Messungen erfolgen mit Magnetfeld-Sensoren vom Flugzeug oder Hubschrauber aus. Da die Gesteine der Erdkruste unterschiedliche Magnetisierungen aufweisen, lassen sich aus den Messungen Aussagen über die Struktur der Erdkruste machen.

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Quelle: BGR
 

Als Sensoren kommen in der Aeromagnetik in den meisten Fällen Cäsium-Magnetometer zur Messung des magnetischen Totalfeldes zum Einsatz. Es handelt sich hierbei um spezielle, optisch gepumpte Systeme, die als Ausgangssignal eine sehr genau messbare, der Stärke des äußeren Magnetfeldes proportionale Frequenz liefern (Larmor Frequenz). Hiermit lassen sich Totalfeld-Messungen in hoher Auflösung durchführen. Sind nicht nur die Stärke sondern auch die Richtung des Magnetfeldes von Interesse, werden Vektormagnetometer (Fluxgate-Sensoren) verwendet. Diese erlauben die Messung der magnetischen Feldstärke in allen drei Raumrichtungen. Bei Messungen vom Flugzeug aus werden die Sensoren für gewöhnlich in den Flügelspitzen montiert („Stinger“). Um den störenden Einfluss des Flugzeuges auf die Magnetfeld-Messungen so gering wie möglich zu halten, können die Sensoren in aerodynamisch geformten Schleppkörpern montiert und in einiger Entfernung zum Flugzeug oder Helikopter geschleppt werden. Verbleibende Störeinflüsse können über spezielle Flugfiguren bestimmt und durch Kompensations-Einrichtungen oder während der Datenprozessierung eliminiert werden. Ist eine hohe räumliche Auflösung gefordert, muss der Sensor nahe der Oberfläche geflogen werden. Dies wird sichergestellt, indem das Flugzeug der Geländestruktur mit einem festen Höhenabstand folgt.

Neben den Magnetfeldvariationen, die durch die Untergrundstruktur hervorgerufen werden, werden auch das Dipolfeld der Erde und die zeitlichen Variationen aus Effekten in der Ionosphäre und Magnetosphäre gemessen. Um die zeitlich variablen Anteile abzutrennen, werden im Messgebiet ortsfeste Magnetfeldstationen betrieben. Deren Aufzeichnungen werden zur Reduktion der Messwerte der Aeromagnetik genutzt. Um den quasi-statischen Dipolanteil des Magnetfeldes abzutrennen, wird ein Referenzfeld herangezogen und zur Reduktion genutzt. Am Ende bleiben die Magnetfeldanomalien, die Aufschluss über die Struktur der Erdkruste geben.

Aerophotogrammetrie

Bei der Aerophotogrammetrie werden - im Gegensatz zur terrestrischen Photogrammetrie - Luftbilder ausgewertet. Normalerweise ist es nicht möglich während des Bildfluges die Parameter der äußeren Orientierung mit ausreichender Genauigkeit zu bestimmen, d.h. sie müssen hinterher mithilfe von Passpunkten indirekt bestimmt werden.

Aeroradar

Anwendung des Radarverfahrens aus der Luft zur Erkundung von Strukturen im Untergrund; die Anwendung von Radarsystemen zur Erkundung von Untergrundstrukturen ist seit mehr als 30 Jahren ein Standardverfahren in der Geophysik und als GPR (ground penetrating radar ), RES (radio echo sounding ) oder EMR (Elektromagnetisches Reflexionsverfahren) bekannt.

Beim Aeroradar wurde zunächst das Prinzip des Pulsradar verfolgt. Der Einsatz entsprechender Pulsradarmesssysteme aus der Luft beschränkte sich dabei bislang auf Eisdickenmessungen polarer Gletscher, da mit kaltem Gletschereis ideale Messbedingungen für eine maximale Eindringtiefe elektromagnetischer Wellen vorliegen. Insbesondere in schwer zugänglichen Gebieten, wie der weithin eisbedeckten Antarktis, sind Messungen vom Helikopter bzw. Flugzeug die einzige Möglichkeit um die Mächtigkeit antarktischer Gletscher zu bestimmen. Dabei kann durch die gute Manövrierfähigkeit eines Helikopters, auch für engräumige Areale, eine weit bessere Detailgenauigkeit erzielt werden als bei Messungen von einem Flugzeug aus. Mit dem Flugzeug können dagegen größere Messgebiete beflogen werden.

Ca. 98% Antarktikas sind von Gletschereis bedeckt und damit nicht für geologische Untersuchungen zugänglich. Mit Radarverfahren ist es möglich, die Mächtigkeit des bis zu 4,6 km Eises zu bestimmen und so die Topographie unter dem Eis zu ermitteln. Diese Informationen sind nicht nur für die glaziologische und geodätische Fragestellungen wichtig, sondern vor allem eine wesentliche Zusatzinformation bei der Erstellung von geologischen Modellen aus geophysikalischen Daten eisbedeckter Areale.
Auch außerhalb der Polargebiete liefern Gletschereiserkundungen mit Aeroradar wertvolle Informationen für die hydrologische und wasserwirtschaftliche Einschätzung des Gletscherinventars. Beispielsweise sind Gletscher in den Hochanden östlich von Santiago in Zentralchile von erheblicher Bedeutung für die Trinkwasserversorgung und die lokalen Minenbetriebe. Eine fortschreitende Klimaerwärmung und das damit verbundene beschleunigte Abschmelzen der Andengletscher kann einen Einfluß auf die zukünftige Trinkwasserversorgung haben. Umfasssende Informationen über das Potential der Andengletscher ist von Bedeutung für das Wassermanagment der Region.

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Aeroradar

Links: Radarmessungen vom Hubschrauber aus zur Eisdicken-messung. Das System besteht aus einer im Hubschrauber befindlichen Elektronikeinheit (Sender, Empfänger und Datenerfassung) und einer als Schlepplast konzipierten Corner-Reflektor-Antenne. Bei einer Messfrequenz von 150 MHz sind maximale Eindringtiefen von 3600 m in Eis möglich.

Rechts: Subeistopographie im nördlichen Queen Maud Land

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Quelle: BGR
 

Als weiteres Prinzip wurde beim Aeroradar für den Einsatz im Helikopter die Stepped Frequency Technik weiter entwickelt. Diese Technologie hat den Vorteil durch optimierte Anpassung der Frequenzbandbreite eine bessere Auflösung von Strukturen im Untergrund zu ermöglichen. Darum ist dieses Verfahren besonders für geologische Anwendungen geeignet. Das BGR betreibt die Weiterentwicklung in Kooperation mit der Firma RST-Group.

Weitere Informationen:

Aeroradiometrie

In der Aeroradiometrie wird die natürliche Radioaktivität (Gammastrahlung) der oberflächennahen Gesteine und Böden eines Messgebietes bestimmt. Die Messungen erfolgen mit einem Gammastrahlen-Spektrometer vom Flugzeug oder Hubschrauber aus. Aus den Messungen lassen sich Aussagen über Gesteins- und Bodeneigenschaften, insbesondere ihren Gehalt an natürlichen Radionukliden machen. Bei den natürlichen Radionukliden handelt es sich hauptsächlich um die Elemente Kalium, Uran und Thorium. Diese finden sich in Mineralien verschiedener Krustengesteine in unterschiedlichen Konzentrationen, z.B. in Granit, Gneis, Tonschiefer und Basalt, sowie in deren Verwitterungsprodukten. Eine Befliegung mit dem Gammastrahlen-Spektrometer liefert Informationen über die Verteilung der Radioelemente an der Erdoberfläche und ist ein wichtiges Hilfsmittel zur geologischen Kartierung. Die Ergebnisse werden in Form von Karten für die Gesamtstrahlung sowie für die Gehalte an Kalium, Uran und Thorium dargestellt.

gamma_spektrometrie_lres Vermessung des Gamma-Spektrums
der obersten Bodenschichten aus der Luft

Prinzipskizze der Gamma-Spektrometrie

Der Detektor für die Gammastrahlung besteht aus großen Natriumjodid-Kristallen, die beim Eintreffen von Gammaquanten schwache Lichtimpulse emittieren. Je nach strahlendem Element besitzen die Impulse ein charakteristisches Energieniveau (gemessen in Mega-Elektronenvolt, MeV), welches durch im Detektor eingebaute Photovervielfacherröhren für jeden Zählimpuls bestimmt wird.

Das von der BGR eingesetzte System, Typ Exploranium GR-820, besteht aus einem Paket von fünf Kristallen mit insgesamt 21 Liter Volumen und etwa 100 kg Gewicht. Der Detektor und die zugehörige Auswerteelektronik sind im BGR-Hubschrauber eingebaut. Das System zeichnet pro Sekunde ein komplettes Gammaspektrum mit 255 Kanälen im Bereich von 0 bis 3 MeV auf. In der Datenprozessierung werden die aufgezeichneten Gamma-Spektren in Gehalte an Kalium (in %), Uran und Thorium (in ppm) an der Erdoberfläche umgerechnet.

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Quelle: BGR
 
Aerosol

Aerosole sind (meteorologisch gesehen) Bestandteile von Beimengungen der Atmosphäre als in ihr schwebende feste oder flüssige Teilchen im Grössenbereich zwischen 10-4 µm und 10 µm. Wolkentröpfchen, Eiskristalle oder fallende Niederschläge zählen nicht zu den Aerosolen.Sichtbar werden Aerosole als Dunst, der die Atmosphäre trübt. In einer trüben Atmosphäre werden größere Strahlungsanteile absorbiert und reflektiert. Damit greifen Aerosole in den Energiehaushalt der Atmosphäre ein. Ihre Wirkung erstreckt sich sowohl auf den solaren Strahlungsanteil, was wir an der Trübung wahrnehmen können, wie auch auf die von der Erde ausgehenden Strahlungsströme. Insgesamt überwiegen die Einflüsse auf die solare Strahlung (Sonnenstrahlung).
Aerosole können auf direktem Wege in die Atmosphäre gelangen (Industrielle Partikelemission, Winderosion, Vulkanausbrüche u.a.) oder aus der Umwandlung von Gaspartikeln entstehen. Rauch und sehr feiner Staub besteht aus festen in Luft suspendierten Teilchen. Vulkanausbrüche können besonders hohe Aerosolkonzentrationen verursachen, die für eine deutlich geringere solare Einstrahlung und damit für eine Abkühlung der Erdatmosphäre sorgen.

Aerosolgehalt nach TOMS-Messungen Aerosolgehalt nach TOMS-Messungen Aerosolgehalt nach AVHRR-Messungen Aerosolgehalt nach AVHRR-Messungen

Die TOMS-Daten links zeigen den Aerosolgehalt über Land und Ozeanen, die AVHRR-Daten den Aerosolgehalt über den Ozeanen. Gebiete mit hoher Konzentration erscheinen rot. Die Daten wurden jeweils im Juli 1989 und 1990 erhoben.
Auffällig sind die Aerosolwolken westlich Afrikas, sowie jene über und südlich der Arabischen Halbinsel.

Quelle: CAPITA

Die Bedeutung von Aerosolen ergibt sich daraus, dass sie

  1. als Kondensationskerne wirken,
  2. die Strahlung absorbieren oder streuen und so den Strahlungshaushalt oder die Optik der Atmosphäre verändern,
  3. an ihren Oberflächen chemische Prozesse ablaufen, welche die Zusammensetzung der Atmosphäre verändern und
  4. dass sie schädigende Wirkung haben können.

Aerosole spielen eine wesentliche Rolle in der Strahlungsbilanz der Atmosphäre, da die optischen Eigenschaften Albedo und Durchlässigkeit beeinflusst werden. Aerosole können an ihrer Oberfläche aber auch durch sogenannte heterogene chemische Reaktionen die Chemie der Atmosphäre beeinflussen.

Die europäische Geschichte ist voller Hinweise auf Niederschlagsereignisse, bei denen Regen oder Schnee braun, gelb oder dunkelrot wurden. Sogenannter Blutregen wurde von Cicero und Plinius d.Ä. erwähnt, von Geoffrey of Monmouth und von Autoren während des gesamten Mittelalters.
Die Ereignisse wurden oft als böses Omen für menschliches Leid gedeutet. Als roter Regen im Jahr 191 v. Chr. den römischen Senat unter Wasser setzte, schilderte der römische Geschichtsschreiber Livius die Reaktion wie folgt: „Da die (Stadt-)Väter durch diese wundersamen Ereignisse beunruhigt waren, ordneten sie an, dass die Konsuln erwachsene Menschen an jene Götter opfern sollten, die sie für angemessen hielten.“
Tausende von Jahren später treten rot gefärbte Niederschläge in bestimmten Abständen noch immer in Europa auf, allerdings mit weniger dramatischen Auswirkungen.

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Quelle: NASA
Blutregen und Blutschnee aus Saharastaub

Am 29. Mai 2013 nahm der Ozone Mapping Profiler Suite (OMPS) auf dem Suomi NPP-Satelliten diese Ansicht eines großräumigen Staubereignisses über Afrika und dem südlichen Europa auf. Staubwolken erstreckten sich über der Türkei, Griechenland, Albanien, Montenegro, Serbien und Teilen von Bosnien-Herzegowina. Die Aerosolkonzentration in der Luft wird quantitativ durch den sog. Aerosolindex angegeben, wobei die höchsten Konzentrationen dunkelrot und die geringsten in hellgelb dargestellt sind. Die größten Staubfrachten scheinen aus der Nähe der Bodele-Depression im Tschad zu kommen.

Siehe auch ein MODIS-Echtfarbenbild des Satelliten Terra vom gleichen Ereignis, sowie eine Animation von Meteosat-10.

 

Weitere Informationen:

Aerotriangulation

Engl. aerial triangulation, franz. triangulation aérienne; nach DIN 18716 die "Bestimmung der Orientierung von Bilddaten (Luftbildern oder Satellitenaufnahmen) mit Bildverbänden".

AGL

Engl. Akronym für Above Ground Level; ein Begriff, der die Flughöhe über der Erdoberfläche bezeichnet.

Agricultural Stress Index System (ASIS)

Ein Index, der auf der Einbindung von zwei für die Einschätzung eines Dürreereignisses wichtigen Größen des Vegetation Health Index (VHI) aufbaut: Zeit und Raum. Der erste Schritt der ASI-Berechnung ist die Ermittlung von zeitlichen Durchschnittswerten des VHI, womit auf Pixelebene die Intensität und die Dauer von Trockenperioden abgeschätzt wird, die während der Vegetationsperiode auftreten. Der zweite Schritt bestimmt das räumliche Ausmaß von Dürreereignissen, indem er den Prozentanteil von Pixeln in Ackerland mit einem VHI-Wert unter 35 % errechnet. Dieser Wert wurde in Studien als kritischer Wert für das Ausmaß von Dürren ermittelt. Schließlich wird jedes Verwaltungsgebiet entsprechend seines Prozentwertes an betroffener Fläche klassifiziert, um die rasche Interpretation der Ergebnisse durch Analysten zu erleichtern.

Agricultural Stress Index

Prozentangaben zu den von Dürre betroffenen Gebieten im Spätjahr 2016

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Quelle: FAO GIEWS
 

Die Satellitendaten, die bei der Berechnung des ASI und des mittleren VHI verwendet werden, sind die 10-Tageswerte zur Vegetation vom Sensor AVHRR des Wettersatelliten MetOp. Diese Daten stehen seit 2007 zur Verfügung, und zwar mit einer Bodenauflösung von 1 km. Davor standen Daten des älteren NOAA-AVHRR mit einer gröberen Auflösung zur Verfügung. Die Datenmaske für die Nutzpflanzen ist eine modifizierte Version eines EC-JRC-Datensatzes, der verschiedene Quellen mit Landbedeckungsdaten kompiliert, darunter GlobCover V2.2, Corine-2000, AfriCover, SADC data set und USGS Cropland Use Intensity Data Set.

Weitere Informationen:

AIM

Engl. Akronym für Aeronomy of Ice in the Mesosphere; NASA-Satellit zur Beobachtung der leuchtenden Nachtwolken (NLCs, engl. für noctilucent clouds, alt. PMCs für Polar Mesospheric Clouds). Das wichtigste Ziel von AIM ist die Antwort auf die Frage, warum sich diese hohen Wolken bilden und zunehmend verändern. Indem das thermische, chemische und dynamische Umfeld der PMCs gemessen wird, kann eine Verbindung zwischen der Mesosphäre und diesen Wolken quantifiziert werden. Schlussendlich stellen diese Ergebnisse die Grundlage einer längerfristigen Studie zur Veränderlichkeit des mesosphärischen Klimas und sein Verhältnis zur globalen Klimaänderung dar.
AIM wurde am 25. April 2007 um 20:26 UTC mit einer Pegasus-XL gestartet und umkreist die Erde in einem polaren Orbit.
Nach dem Start erhielt der Satellit die zusätzliche Bezeichnung Explorer 90. Die Mission wurde mehrfach verlängert, im Dezember 2016 war der Satellit noch immer in Betrieb.

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Quelle: Hampton University
AIM Satellite

AIM lieferte das bisher detaillierteste Bild der nordhemisphärischen Wolken:

  • Die Wolken erscheinen jeden Tag, sind weit verbreitet und stark variabel auf stündlichen bis täglichen Zeitskalen.
  • Die Helligkeit der PMC variiert in horizontaler Erstreckung um einige Kilometer. Aufgrund der hohen Auflösung der AIM-Sensoren weiß man, dass in kleineren Bereichen die Wolken zehnmal heller sind, als in älteren weltraumbasierten Messungen ermittelt.
  • Ein schon zuvor vermutetes Auftreten von sehr kleinen Eispartikeln wurde nachgewiesen. Man nimmt an, dass es für starke Radarechos während der sommerlichen Mesosphäre verantwortlich ist.
  • Mesophärisches Eis kommt in einer durchgehenden Schicht vor, die sich von der größten Dichte bei 83 km bis in ca. 90 km Höhe erstreckt.
  • Mesophärische Wolkenstrukturen weisen komplexe Charakteristika auf, die auch in normalen troposphärischen Wolken vorhanden sind. Mit dem CIPS-Imager wurden sie zum ersten Mal dargestellt.
 
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CIPS
Das Cloud Imaging and Particle Size Experiment ist ein komplexes Kamerasystem, das die Wolken fotografieren soll. Das Instrument wurde vom Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) der University of Colorado gebaut und verfügt über vier Kameras. Es können Panoramabilder mit 120° mal 80° angefertigt werden. Außerdem wird der Kontrast der Fotos durch ein Filter für ultraviolettes Licht verstärkt.

 
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SOFIE
Das Solar Occultation for Ice Experiment verfügt über verschiedene Sensoren. So soll die Temperatur der Wolken gemessen werden. Mit SOFIE soll die Beschaffenheit der Wolken erforscht werden. Dazu gehört, die Menge des gefrorenen Wasserdampfes zu ermitteln. Zusätzlich kann SOFIE Gase definieren, wodurch die Chemie dieser Wolken erklärt werden soll. Gebaut wurde das System von der Utah State University.

 
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CDE
Das Cosmic Dust Experiment wurde wie das CIPS-Gerät vom LASP gebaut und soll, wie Stardust, kleine Meteoritenpartikel auffangen, die in die Erdatmosphäre gelangt sind. Dies ist wichtig, da vermutet wird, dass dieser Staub für die Entstehung oder Veränderung der hohen Wolken von Bedeutung ist. Auf dem Satelliten ist CDE so befestigt, dass es von der Erde weg gerichtet ist.

 

Weitere Informationen:

Airborne Laserscanning (ALS)

Fernerkundungsverfahren mit Hilfe flächenhaft abtastender Sensoren, das von einem Luftfahrzeug aus zur direkten Erfassung der topographischen Geländeoberfläche dient. Es wird unterschieden in gepulste Laser und in permanent messende Laser, die für unterschiedliche Einsatzzwecke verwendet werden.
Der Laserstrahl wird durch den Scanner an Bord eines Flugzeuges quer zur Flugrichtung abgelenkt. Dadurch wird ein Geländestreifen quer zur Flugrichtung abgetastet. Die Entfernung zur Erdoberfläche wird über Laufzeitmessung ermittelt. Die äußere Orientierung, d.h. die Position und die Lage des Sensors im Raum errechnet sich aus einem GPS-System und einem inertialen Navigationssystem. Zusammen mit der Scanwinkelmessung lässt sich für jeden Reflexionspunkt des Laserimpulses auf der Erdoberfläche die Position ableiten.

Die direkte Erfassung der topographischen Geländeoberfläche mit profilierenden oder scannenden Lasersensoren hat in den vergangenen Jahren ihre Leistungsfähigkeit insbesondere in Waldgebieten mehrfach durch Testflüge unter Beweis gestellt. Mit der kommerziellen Verfügbarkeit von flächenhaft abtastenden Lasersensoren, sogenannten Laserscannern, ist der Übergang von der früheren linearen zur flächendeckenden Erfassung der Geländeoberfläche möglich. Der Vorteil der Laserscanning-Techniken ist in der vollständigen digitalen Weiterverarbeitung zu sehen, die dann off-line im Büro geschieht.

Gepulste Laser bieten die Möglichkeit, die erste und letzte Reflektion des ausgesandten Signals getrennt zu messen. Daher kann bei einer Messung im Wald, aufgrund der hohen Durchdringungsraten durch Laub- und Nadelwaldbestände, zwischen dem Bodenprofil (letzte Reflektion) und dem Bedeckungsprofil (erste Reflektion) unterschieden werden.
Dieses Prinzip liegt beim permanent messenden Continuous Wave Laser nicht vor. Er ist damit ungeeignet für Waldgebiete, da er eine mittlere Höhe zwischen Waldboden und Laubfläche liefern wird.

Hinsichtlich des Scanprinzips kann noch zwischen Scannern mit kippenden oder rotierenden Spiegeln bzw. mehrfach nebeneinander liegenden Laserdioden, wobei jeder Diode eine bestimmte Messrichtung zugewiesen wird, differenziert werden. Die Öffnungswinkel für die flächenhafte Abtastung liegen bei etwa 10 Grad. Bei Flughöhen von 1.000-1.500 m sind Genauigkeiten in der Lage von 1 m und in der Höhe von 0,1-0,3 m zu erreichen. Die erreichbare Genauigkeit wird im Wesentlichen durch die Genauigkeit der Sensorpositionierung/-orientierung mittels GPS und INS limitiert. Da i.d.R. 4 Punkte pro m² vorliegen, kann daraus ein repräsentativer Punkt für eine Rasterzelle der Größe 1x1 m berechnet werden. Ergebnis ist z.B. ein Geländemodell in Rasterform mit der Rasterzellengröße von 1x1 m. Diese Raster-DGM, kombiniert mit digitalen Orthophotos sind ideale Datenquellen für 3-D-Stadtmodelle, für Senderstandortplanung im Mobilfunk, für Hochwassersimulation, für Waldgebietskartierung und Virtual Reality-Szenen.

Airbus Defence and Space

Division (Geschäftsbereich) der Airbus Group, spezialisiert auf zivile und militärische Luft- und Raumfahrtsysteme. Das Unternehmen geht aus den bisherigen EADS-Divisionen Cassidian, Airbus Military und Astrium hervor.

Weitere Informationen: Airbus Defence and Space - Startseite

Airbus Defence and Space - Geo-Intelligence

Airbus Defence and Space gilt mit seinem Geo-Intelligence Portfolio (vormals Infoterra) als ein weltweiter Marktführer für Geoinformationen. Aufgrund ihres privilegierten Zugangs zu den optischen Satelliten Pléiades und SPOT sowie den Radarsatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X deckt die Firma die gesamte Wertschöpfungskette im Geoinformationsbereich ab. Es werden nachhaltige Lösungen für mehr Sicherheit, verbesserte Projektplanung und -durchführung, gesteigerte Effizienz, verbessertes Management natürlicher Ressourcen und nicht zuletzt einen besseren Schutz unserer Umwelt.

Weitere Informationen: Airbus Defence and Space - Geo-Intelligence (Startseite)

AIRS

Engl. Akronym für Atmospheric Infrared Sounder; sondierender Sensor an Bord von Aqua zur Erstellung von Temperaturprofilen und zur Messung von flüssigem und gasförmigem Wasser in der Atmosphäre.
Mittlerweile wurde die Überwachung des Anstiegs von CO2 auf globalen Skalen zu einer weiteren wichtigen Aufgabe der AIRS-Mission. AIRS bestimmt die Verteilung des CO2 in der mittleren Atmosphäre mit 100 km Auflösung und erlaubt es so, die globale Verteilung des CO2 täglich zu erfassen. AIRS erlaubt auch die Beobachtung noch weiterer Parameter, z.B. SO2-Konzentrationen (Bspl. Ausbruch des Grimsvötn-Vulkans 2011).

3D-Struktur des Hurricane Isabel 3D-Struktur des Hurricane Isabel

Die 3D-Struktur von Isabel wurde mit Hilfe von AIRS-Daten visualisiert. Die thermische Struktur des Tropischen Wirbelsturms wird durch drei Flächen gleicher Temperatur (isotherme Flächen) veranschaulicht. Die Temperatur jeder Fläche wird durch ihre Farbe repräsentiert: Rot als wärmste Temperatur mit 17 °C, orange im Gefrierbereich mit 0 °C und gelb für die kältesten Temperaturen mit -23 °C.

Die drei Ebenen weißen als markanteste Erscheinung einen Buckel auf, der der aufsteigenden Luft innerhalb der Gewitter von Isabel entspricht.

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Quelle: NASA Earth Observatory
 

Weitere Informationen:

Akronyme & Abkürzungen in der Fernerkundung

Die umfassendste Zusammenstellung von Akronymen und Abkürzungen bietet Kramer (Earth Observation History of Technology Introduction) in englischer Sprache. Sie ist hier dem Anhang beigefügt. Für evtl. aktualisierte Versionen empfiehlt sich ein Blick in eoportal.org:

aktiver Satellit

Siehe aktives Fernerkundungssystem

aktiver Sensor

Ein Sensor, der seine eigene Quelle an elektromagnetischer Strahlung hat; er sendet eine Serie von Signalen zum Zielobjekt aus und registriert das Echo. Ein SAR-Instrument, ein Lidar, ein Radar-Altimeter usw. sind Beispiele für aktive Sensoren.

aktives (Fernerkundungs)System

Engl. active remote sensing system, franz. système de télédétection active; ein Fernerkundungssystem, das seine eigene elektromagnetische Strahlung oder Schallwellen (SONAR, SODAR) aussendet, um ein Objekt aufzuspüren, um ein Gebiet zu beobachten oder die Atmosphäre bzw. Gewässer(böden) zu untersuchen. Das Signal wird am beobachteten Objekt bzw. in der Atmosphäre verändert, und das System empfängt die von dort reflektierte Strahlungbzw. Schallwellen. Aus dem Unterschied zwischen gesendetem und empfangenem Signal können geophysikalische Größen abgeleitet werden. Radar- und Lidarsysteme sind aktive, auf elektromagnetischer Strahlung beruhende Systeme.

DIN 18716 definiert den Begriff als "Gesamtheit der Komponenten, die für die Aufnahme von Fernerkundungsdaten die Quelle der elektromagnetischen Strahlung mitführt und nutzt".

SONAR basiert auf der Aussendung von Schallwellen durch eine Wassersäule und der anschließenden Registrierung von rückgestreuten Signalen vom Gewässerboden oder von Objekten in der Wassersäule.
Beim SODAR werden hörbare Schallimpulse gebündelt in die Atmosphäre abgestrahlt. Ein Teil der Schallenergie wird von der Atmosphäre zurückgestreut und wieder empfangen. Aus der gemessenen Laufzeit, der wieder empfangenen Intensität sowie der Frequenzverschiebung des zurückgestreuten Schallsignals lassen sich die Windrichtung und Windgeschwindigkeit berechnen.
Aktive Fernerkundungsverfahren unterscheiden sich in der Aufnahmetechnik sowie in der Geometrie und im Informationsgehalt des von ihnen gelieferten Bildes. Bei aktiven Fernerkundungsverfahren wird die Intensität der zurückgestreuten elektromagnetischen Strahlung zu deren Erkennung und Unterscheidung gemessen. Hierbei wird das zu erkundende Objekt oder die Oberfläche von einem Sender aus mit Mikrowellen oder Strahlung anderer Wellenlängenbereiche bestrahlt und deren Rückstreuung über eine Antenne empfangen. Die Strahlungsbedingungen sind gut definiert und reproduzierbar. Es können auch Wellenlängenbereiche genutzt werden, die in der Solarstrahlung nur geringe Intensitäten haben (z.B. Mikrowellenbereich). Aktive Fernerkundungsverfahren operieren im Gegensatz zu passiven (Fernerkundungs)Systemen unabhängig von den natürlichen Bestrahlungsverhältnissen und sind zum größten Teil wetterunabhängig und daher besonders für die Anwendung in tropischen Bereichen geeignet. Aktive Fernerkundungsverfahren können flugzeug- und satellitengetragen operieren. Häufige Anwendungsgebiete sind z.B. Ozeanographie (Wellenmuster, Meereisbedeckung, Ölverschmutzungen), Glaziologie, Geologie (Tektonik), Hydrologie (Bodenfeuchte, Hochwasser, Schneebedeckung) und die Meteorologie. Für Landnutzungs- und Vegetationsklassifikationen gewinnen sie vor allem in Gebieten mit hoher Bewölkung an Bedeutung. In jüngerer Zeit werden neben den Radarsystemen vor allem Lasersysteme zur Erzeugung hochauflösender digitaler Geländemodelle immer wichtiger.

aktives Mikrowellensystem

Alternative Bezeichnung für Radarsystem.

akustischer Sensor

Für Schallwellen empfindlicher Sensor, z.B. Sonar zur Ermittlung der Meeresbodengestalt oder akustische Impedanz-Messverfahren zum Aufspüren von Chemikalien am Meeresboden.

ALADIN

Engl. Akronym für Atmospheric Laser Doppler Lidar Instrument; Bezeichnung für das für direkte Windmessungen ausgelegte Lidar an Bord von ADM-Aeolus. Zusätzlich kann es Informationen über die Höhe von Wolkenobergrenzen, die vertikale Wolkenverteilung, Aerosoleigenschaften und Windvariabilität liefern.

Weitere Informationen: ALADIN-Profil im CEOS EO Handbook (CEOS / ESA)

Albedo

Engl. albedo; generell die Bezeichnung für das Reflexionsvermögen (Rückstrahlvermögen) eines Körpers, bzw. einer Oberfläche. Sie beschreibt den prozentualen Anteil an diffus reflektierter Strahlung beim Auftreffen auf eine nicht selbst leuchtende und nicht spiegelnde Fläche. Häufig werden auch Werte zwischen 0 und 1 verwendet. Ein Wert von 0 bedeutet keine Rückstrahlung, 1 perfekte Rückstrahlung. Die Albedo kann sich auf das ganze Spektrum oder nur auf das sichtbare Licht beziehen.

Die Albedo eines Körpers bestimmt auch sein Temperaturverhalten. Körper mit hoher Albedo reflektieren gut, absorbieren aber schlecht. Temperaturänderungen sind dabei klein und langsam. Körper mit geringer Albedo sind schlechte Reflektoren und absorbieren gut, ihre Temperatur ändert sich schnell und stark, z.B. durch Bestrahlung mit Sonnenlicht.

Die durchschnittliche planetarische Albedo der Erde liegt bei ca. 0,31, was bedeutet, dass ungefähr 31 % des einkommenden Sonnenlichts in das Weltall zurückgestrahlt wird.

Die Albedo ist abhängig von der Art und Beschaffenheit der bestrahlten Fläche sowie vom Spektralbereich der eintreffenden Strahlung. Insbesondere unterscheidet sich die Albedo einer Oberfläche für kurz- und langwellige Strahlung erheblich.

Ausgewählte Albedowerte für kurz- und langwellige Einstrahlung
kurzwellige Albedo langwellige Albedo
Neuschnee 70-95 % Sand 10 %
tiefes Wasser bei tiefstehender Sonne 80 % Wolken 10 %
Dünensand 30-60 % Ackerboden, brach 8 %
Ackerboden, brach 7-17 % Wasser 4 %
Tropischer Regenwald 10-12 % Rasen 1,5 %
Laubwald 15-20 % Schnee 0,5 %
landwirtschaftliche Kulturen 15-25 %    
tiefes Wasser bei hochstehender Sonne 3-10 %    

Der Begriff Albedo wird i.a. für einen breiten Wellenlängenbereich verwendet, während der Begriff Reflektivität für monochromatische Strahlung bevorzugt wird. Albedo wird in verschiedenen Zusammenhängen mit unterschiedlichen Bedeutungen verwendet:
In der Fernerkundung wird mit dem Begriff Albedo meist das Reflexionsvermögen der Erdoberfläche bzw. einer bestimmten Oberfläche beschrieben. In diesem Zusammenhang wird oft von spektraler Albedo gesprochen, wenn Werte für unterschiedliche Wellenlängen bekannt sind. Albedo bezeichnet oft aber auch das Reflexionsvermögen des Systems Erde/Atmosphäre (oder eines anderen nicht selbst leuchtenden Himmelskörpers) als Ganzes.

Der MODIS-Sensor an Bord des Satelliten Terra sammelt die detailliertesten und genauesten Messungen, die jemals zu den weltweiten Albedowerten gemacht wurden. Der MODIS hilft den Wissenschaftlern beim Verständnis des Einflusses unterschiedlicher Oberflächen-beschaffenheit auf einerseits kurzfristige Wettermuster und andererseits auf langfristige Klimatrends.

Darstellung der globalen Albedo mit Hilfe des MODIS-Sensors Darstellung der globalen Albedo mit Hilfe des MODIS-Sensors

 

Die Farben heben die Albedo über den Landflächen hervor. Auf einer Skala von 0 bis 0,4 stehen die roten Flächen für die reflexionsstärksten Gebiete; gelb und grün sind mittlere Werte; blau und violett symbolisieren relativ dunkle Oberflächen. Weiß repräsentiert Gebiete, für die keine Daten verfügbar sind. Für die Ozeanflächen wurden keine Albedowerte erhoben. Das Bild ist eine Kompositdarstellung mit den Werten einer 16-Tage-Periode (7.-22.4.2002)

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Quelle: NASA
 

Weitere Informationen:

Algorithmus

Genau festgelegtes Ablaufschema für oft wiederkehrende Vorgänge, das nach einer endlichen Anzahl von Arbeitsschritten zu einem eindeutigen Ergebnis führt. Als präzise und eindeutig formulierte Verarbeitungsvorschrift kann ein Algorithmus von einer mechanisch oder elektronisch arbeitenden Maschine durchgeführt werden. Somit beschreiben Algorithmen Lösungsstrategien von Anwendungsaufgaben.

Jeder Algorithmus zeichnet sich dadurch aus, dass er absolut reproduzierbar ist. Das bedeutet, unter immer gleichen Voraussetzungen bzw. Eingangsbedingungen muss ein bestimmter Algorithmus stets dasselbe Ergebnis liefern. In der Mathematik treten Algorithmen häufig als sehr leistungsfähige Hilfsmittel zur Lösung komplizierter Probleme auf.

Algorithmen sind grundlegende Elemente im Bereich der Computer. Jedes Computerprogramm enthält aufgrund der Definition des Begriffs Programm mindestens einen Algorithmus. Es lassen sich allerdings innerhalb eines Programms beliebig viele Algorithmen miteinander verknüpfen und ineinander verschachteln. Dabei kann zuletzt das Programm als funktionale Einheit durchaus als ein Algorithmus bezeichnet werden, selbst wenn mehrere einzelne Algorithmen als Untergruppen enthalten sind. Über Algorithmen bzw. Programme lassen sich Vorgänge, die häufig und in immer gleicher Form oder einer bekannten Anzahl von Abwandlungen auftreten, zur Vereinfachung der Handhabung für den Anwender und damit zu dessen Vorteil automatisieren.

In der Fernerkundung helfen Algorithmen z.B. bei der Erstellung von atmosphärischen Temperatur- und Feuchteprofilen aus Datensätzen über Strahlungsbeobachtung, die mit Hilfe von sondierenden Satellitensensoren ermittelt wurden. So werden aus den Quelldaten niedrigerer Stufe Datenprodukte auf höherer Stufe.

ALI

Siehe Advanced Land Imager

Aliasing

Treppenförmige Strukturen, die z.B. durch Diskretisierung gegenüber dem Bildschirm-Koordinatensystem geneigter Geraden entstehen. Abhilfe schafft entweder eine höhere Auflösung (technisch nicht immer machbar) oder Antialiasing.

Allwettersensor

Sensor, der auch bei der Anwesenheit von Wolken und Niederschlag operieren kann.

ALOMAR

Engl. Akronym für Artic Lidar Observatory for Middle Atmosphere Research. Das Observatorium zur Erforschung vor allem der mittleren Atmosphäre liegt nahe der Andoya Rocket Range in Norwegen (69°16'42''N / 16°00'31'' E, 380 m NN). Die Forschungseinrichtung enthält verschiedene Typen von Lidar, Radar, Kameras, IV/UV-Sensoren, Magnetometern und Geräte zur Wetterbeobachtung. Mit diesen Instrumenten kann die Atmosphäre von der Troposphäre bis zur unteren Thermosphäre beobachtet werden. Zusätzliche Spezialinstrumente dienen ferner der Beobachtung physikalischer Parameter in Ionosphäre und Magnetosphäre.

Weitere Informationen: Alomar Observatory

Along Track

Engl. für 'entlang der / parallel zur Flugrichtung', gewöhnlich bezogen auf die Aufnahmetechnologie von Luft- oder Satellitenbildern.

Along-Track Scanning

Fernerkundungssysteme, die ein zweidimensionales Bild des Bodens aufbauen, indem sie rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Flugzeuges oder Satelliten scannen. Dies wird erreicht durch die Verwendung einer linearen Anordnung vieler Detektoren (CCDs), die jede Scanlinie zur selben Zeit aufnimmt. Es ist auch bekannt als Pushbroom scanning. Die Sensoren an Bord von SPOT arbeiten auf diese Weise. Der Begriff wird gleichermaßen für optische, als auch für Radarsysteme verwendet.
Along-track Scanner können hohe spektrale Auflösungen besitzen, in Abhängigkeit von der Anzahl der CCDs. Jedes CCD kann in einem anderen Spektralband sehen, folglich lässt sich durch die Erhöhung der Anzahl der Sensorelemente die spektrale Auflösung erhöhen. Probleme können sich ergeben, wenn jedes CCD kalibriert werden muss. Die Vorteile von CCDs liegen in ihrem geringen Gewicht, ihrer starren Position, ihrem geringen Stromverbrauch, ihrer Verlässlichkeit und langen Lebensdauer.

Along-Track Scanning Along-Track Scanning



A: Along Track- oder Azimut-Dimension

Quelle:
Natural Resources Canada (R.o.)

ALOS (DAICHI)

Engl. Akronym für Advanced Land Observing Satellite, japanischer Erdbeobachtungssatellit als Nachfolger für JERS-1 mit im Januar 2006 vom Tanegashima Space Center im Süden Japans erfolgtem Start. ALOS befindet sich auf einer sonnensynchronen Umlaufbahn mit 98,16° Neigung in 692 km Höhe. Die Umlaufdauer beträgt knapp 99 Minuten, der Wiederholzyklus 46 Tage. Die Mission wurde 2011 aufgrund eines Ausfalls der Spannungsversorgung beendet. Der Start der Nachfolgemission ALOS-2, syn. DAICHI-2, (SAR-Satellit) erfolgte am 24.5.2014, der von ALOS-3 (optischer Satellit) ist für 2019 vorgesehen.

Instrumente auf ALOS:

  • Panchromatic Remote Sensing Instrument for Stereo Mapping (PRISM); panchromatisches Radiometer mit einer räumlichen Auflösung von 2,5 m zur Erstellung digitaler Höhenmodelle
  • Advanced Visible and Near Infrared Radiometer Type 2 (AVNIR-2); im sichtbaren Bereich und im nahen Infrarot arbeitendes Radiometer zur genauen Beobachtung der Landbedeckung
  • Phased Array Type L-Band Synthetic Aperture Radar (PALSAR); aktiver Mikrowellensensor zur ganztägigen und wetterunabhängigen Beobachtung der Landflächen

Aufgaben von ALOS:

  • Erstellung von Karten und digitalen Geländemodellen Japans und anderen Staaten mit Schwerpunkt im asiatisch-pazifischen Raum
  • regionale Erdbeobachtung zur Unterstützung von "Nachhaltiger Entwicklung" (Planungsfragen, Land- und Forstwirtschaft)
  • weltweites Katastrophenmonitoring
  • Erhebung von Daten über natürliche Ressourcen

Weitere Informationen:

ALOS-2 (DAICHI-2)

Engl. Akronym für Advanced Land Observing Satellite, japanischer Erdbeobachtungssatellit als Nachfolger für ALOS (DAICHI), dessen Mission 2011 wegen eines Ausfalls der Spannungsversorgung endete. Der Start von ALOS-2, einem SAR-Satelliten, erfolgte am 24.5.2014 vom Tanegashima Space Center im Süden Japans. Das japanische Wort 'Daichi' bedeutet ' Erde', 'weites Land'. ALOS-2 befindet sich auf einer sonnensynchronen Umlaufbahn mit 97,9° Neigung in 628 km Höhe. Die Umlaufzeit beträgt knapp 97,4 Minuten, der Wiederholzyklus 14 Tage. Die geplante Lebensdauer des ca. 2,1 t schweren Satelliten beträgt 5 - 7 Jahre.

Mit ALOS-2 beteiligt sich Japan an der Internationalen Charta für Weltraum und Naturkatastrophen.

Instrumente auf ALOS-2:

  • PALSAR-2 (Phased Array Type L-Band Synthetic Aperture Radar); aktiver Mikrowellensensor zur ganztägigen und wetterunabhängigen Beobachtung der Landflächen.
    Bei Überblicksaufnahmen werden Radarbilder von PALSAR-2 eine Auflösung von 100 oder alternativ 60 Metern aufweisen, die Schwadbreite bei Überblicksaufnahmen liegt bei 350 oder 490 km. In einem Betriebsmodus für kleinere Aufnahmeregionen sind Schwadbreiten zwischen 50 und 70 km möglich, die erreichte Auflösung liegt dann zwischen 3 und 10 m. Mit einer Auflösung zwischen einem und drei Metern können einzelne Gebiete abgetastet werden, die Schwadbreite beträgt dann 25 km.
  • CIRC (Compact Infrared Camera); eine mit einem ungekühlten Infrarot-Reihendetektor (Mikrobolometer) ausgestattete Infrarotkamera. Ihre Hauptaufgabe ist die Aufspürung von Wald- und Buschbränden.
  • SPAISE-2 (Space-Based Automatic Identification System Experiment 2), ein automatisches Identifikationssystem (Automatic Identification System, AIS), das mit einem Empfänger gleichzeitig 4 Signale von Hochseeschiffen zu empfangen und weiterzuleiten. Das AIS ist ein Funksystem, das durch den Austausch von Navigations- und anderen Schiffsdaten die Sicherheit und die Lenkung des Schiffsverkehrs verbessert.

Aufgaben von ALOS-2:

  • Erstellung von Karten und digitalen Geländemodellen Japans und anderen Staaten mit Schwerpunkt im asiatisch-pazifischen Raum
  • regionale Erdbeobachtung zur Unterstützung von "Nachhaltiger Entwicklung" (Planungs- und Infrastrukturfragen, Land- und Forstwirtschaft)
  • Globales Monitoring tropischer Regenwälder um Kohlenstoffsenken zu identifizieren
  • weltweites Katastrophenmonitoring
  • Erhebung von Daten über natürliche Ressourcen

Der Start von ALOS-3 (optischer Satellit) ist für 2019 vorgesehen.

Weitere Informationen:

Altimeter

Syn. Höhenmesser, Gerät zur Messung der Höhe über einer bestimmten Oberfläche. Mit Aneroidbarometern, deren Luftdruckskala in Längeneinheiten umbeziffert ist, kann die Höhe über einer Fläche konstanten Luftdrucks gemessen und direkt angegeben werden.

In Flugzeugen und auf Satelliten werden Altimeter eingesetzt, die nach dem Laser-, Lidar- und Radarprinzip arbeiten, um die Höhe über der physikalischen Erdoberfläche (Land, Meer, Eis) zu bestimmen. Bei Lidar- und Laseraltimetern werden stark gebündelte Lichtimpulse ausgesandt und die Laufzeit bis zum Empfang des reflektierten Impulses gemessen. Die halbe Laufzeit wird dann in Längeneinheiten konvertiert. Radaraltimeter arbeiten in der gleichen Weise, nutzen jedoch Mikrowellenfrequenzen (Satellitenaltimetrie).

Altimetermission

Syn. Altimetriemission; Altimetrieprogramm mit Hilfe von Satelliten, die mit einem Altimeter ausgerüstet sind. Nach ersten Experimenten vom Raumlabor Skylab aus wurde die Satellitenaltimetrie durch GEOS-3, Seasat und Geosat zu einem operationellen Fernerkundungsverfahren mit einer Messgenauigkeit bis in den Subdezimeterbereich entwickelt. Mit ERS-1, ERS-2 und Topex/Poseidon konnte die Messgenauigkeit schließlich auf wenige cm verbessert werden. Eine entsprechend genaue Bahnbestimmung der Satelliten erfolgt durch Dopplerverfahren, Laser-Entfernungsmessungen oder moderne Mikrowellensysteme wie DORIS oder GPS. Radiometer an Bord der Satelliten liefern Abschätzungen der troposphärischen Laufzeitkorrektur. Das Topex-Altimeter arbeitet erstmals mit zwei Frequenzen, um die ionosphärische Laufzeitkorrektur in situ abzuschätzen. Die räumliche Auflösung von Altimetermissionen wird durch den Abstand benachbarter Bahnspuren bestimmt. Die zeitliche Auflösung ergibt sich aus dem Wiederholzyklus, d.h. einer festgelegten Anzahl von Tagen, nach denen die Bahnspur erneut überflogen wird. Die Bahnmechanik eines Satelliten schließt hohe räumliche Auflösung und hohe zeitliche Auflösung gegenseitig aus.

Durch den simultanen Betrieb von ERS-1 (später ERS-2) und Topex/Poseidon konnten Synergien genutzt werden und der Meeresspiegel und seine Variabilität mit einer Genauigkeit von wenigen cm bei sehr hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung überwacht werden. Spezielle, sogenannte "geodätische" Missionsphasen von Geosat und ERS-1 mit sehr geringem Abstand der Bahnspuren erlaubten eine präzise Kartierung des mittleren Meerespiegels, die Ableitung von hochauflösenden Schwereanomalien und die Entdeckung bisher unbekannter Strukturen des Meeresbodens. Die Satellitenaltimetrie hat zu erheblichen Fortschritten in Geodäsie, Ozeanographie und Geophysik geführt. Nachfolgeemissionen, wie z.B. GFO (Geosat Follow-On), Envisat (Nachfolge von ERS-1/2) und Jason (Nachfolge von Topex/Poseidon), sichern eine Fernerkundung des Meeresspiegels durch Satellitenaltimetrie.

Altimetrie

Technik zur Bestimmung von Höhen über einer bestimmten Oberfläche meist der physikalischen Erdoberfläche. Entsprechende Altimeter werden in Flugzeugen oder auf Satelliten eingesetzt. Bei kleinräumigen Anwendungen und stark wechselnder Topographie werden Höhenprofile vor allem mit flugzeuggestützten Laseraltimetern ermittelt. Großräumige bis globale Bestimmung der Höhen über dem Meeresspiegel setzt satellitengestützte Radaraltimetrie ein. Sie misst die Zeit, die ein Radarstrahl benötigt, um die Strecke von der Satellitenantenne zur Erdoberfläche und zurück zum Empfangsmodul des Satelliten zurückzulegen. Kombiniert mit genauen Positionsdaten liefert Altimetrie beispielsweise Angaben zur Höhe des Meeresspiegels, über die signifikante Wellenhöhe und den Betrag der Windgeschwindigkeit.

Prinzip der Radaraltimetrie

 

The sea-surface height is the difference between the satellite’s altitude relative to the reference ellipsoid (S) and the altimeter range (R), in other words S-R

Zu vertiefender Erläuterung (engl.) hier klicken


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Quelle: CNES
 

Weitere Informationen:

AMI

Engl. Akronym für Active Microwave Instrument; aktiver C-Band-Radarsensor auf den Erderkundungssatelliten ERS-1 (a.B.) und ERS-2 (a.B.). AMI kann in mehreren Modi betrieben werden: als Scatterometer zur Messung von Windfeldern, im Wave-Mode zur Messung der Wellenhöhe auf der Meeresoberfläche und als abbildender SAR-Sensor mit einer räumlichen Auflösung von etwa 30 m.

AMI Quicklook
des Raums Bonn

Quelle: DLR (R.o.)

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Multitemporales ERS-1/ERS-2 Bild
des Golf von Gaeta (Italien)

In der Bildmitte der Vesuv und Neapel

Multitemporales ERS-1/ERS-2 Bild des Golf von Gaeta (Italien) Quelle: DLR (R.o.)
Bandbreiten von Sensoren
verschiedener Missionen

Quelle: DLR (R.o.)
Amnesty International und Fernerkundung

Die Menschenrechtsorganisation Amnesty International macht sich die neueste Satellitentechnik zunutze, um gegen den Genozid in der sudanesischen Krisenregion Darfur vorzugehen. Auf die Internetseite "eyesondarfur.org" werden aktuelle Satellitenaufnahmen eingestellt. Internetnutzer werden aufgerufen, ein Auge auf die Vorgänge in der Konfliktregion zu haben. Ziel ist es, den Druck auf die Regierung in Khartum zu erhöhen, damit eine Blauhelmtruppe in der Unruheregion stationiert werden kann.
Das Projekt ist das erste überhaupt, in dem Menschenrechtsgruppen Satellitenbilder zum Schutz bedrohter Völker einsetzen. So werden die Bilder der zwölf besonders gefährdeten Dörfer ständig aktualisiert. Zudem zeigt die Internetseite auch Archivbilder aus den zurückliegenden Jahren, die die Zerstörung und Vertreibung der schwarzafrikanischen Bevölkerung dokumentieren.
Die Aufnahmen auf der Webseite stammen von kommerziellen Satelliten. Unterstützt wird das Projekt von Wissenschaftlern der American Association for the Advancement of Sciences (AAAS).

Ligeidiba im April 2006 vor den Angriffen im Sommer 2006 Ligeidiba im Januar 2007 nach den Angriffen im Sommer 2006
ligeidiba_beforeattack_lres ligeidiba_afterattack_lres

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Quelle: Amnesty International

Weitere Informationen:

Amplitude

Maximale Auslenkung einer Welle aus der Ruhelage

AMSR

Engl. Akronym für Advanced Microwave Scanning Radiometer; japanischer Sensor an Bord des von 2002 bis 2003 arbeitenden japanischen Satelliten ADEOS-II. Verschiedene geophysikalische Parameter, besonders solche mit Wasserbezug, können mit AMSR-Daten bestimmt werden. Zusätzlich zu bisher schon üblichen Parametern wie Wasserdampf, Niederschlag, Windgeschwindigkeit in Meeresoberflächennähe, treten Parameter, z.B. Meeresoberflächentemperatur, Bodenfeuchte, die man mit Hilfe neuer Frequenzkanäle ermitteln will.
Das auf dem amerikanischen Aqua-Satelliten befindliche Exemplar AMSR-E liefert seit Oktober 2011 wegen eines Antennenproblems keine Daten mehr.

Die Nachfolgeversion AMSR-2 ist im 2012 gestarteten japanischen Satelliten Global Change Observation Mission-W1 aktiv.

Weitere Informationen:

AMSU

Engl. Akronym für Advanced Microwave Sounding Unit; ein von Northrop Grumman entwickeltes passives Mikrowellenradiometer mit 20 Spektralkanälen, eingesetzt in den Television Infrared Observation Satellites (TIROS) der NOAA und dem europäischen Meteorological Operational (MetOp) Satellite, beides polarumlaufende Wettersatelliten, sowie dem Erderkundungssatellit Aqua der NASA.

Das AMSU besteht aus zwei separaten spektralen Einheiten: AMSU-A und AMSU-B.

  • AMSU-A misst die Strahlung einer Szene im Mikrowellenbereich. Der Sensor arbeitet dabei arbeitet mit 15 Kanälen (23-90 GHz). Die Daten dieses Instruments werden in Kombination mit denen des High Resolution Infrared Radiation Sounders (HIRS) verwendet, um globale Temperatur- und Feuchtigkeitsprofile der Atmosphäre von der Erdoberfläche bis zur oberen Stratosphäre (2 hP-Niveau, ca. 48 km) zu erstellen. HIRS arbeitet im infraroten Spektralbereich und liefert Messungen oberhalb von Wolken bzw. aus wolkenfreien Gebieten. Das mikrowellenbasierte AMSU ermöglicht auch unter Bewölkung eine Sondierungen. Das mikrowellenbasierte AMSU ermöglicht auch unter Bewölkung eine Sondierungen. Ein vollständiger Scan dauert 8 Sekunden. Dabei hat AMSU-A ein FOV (field of view; englisch für Gesichtsfeld eines Sensors) von 3,3° (± 10 % im "half-power point") mit einer räumlichen Auflösung von 50 km im Nadir. Das Scan-Muster und die geometrische Auflösung ergeben eine Streifenbreite von 2.343 km bei einem Orbit von 833 km.
  • AMSU-B ist ein fünfkanaliges Mikrowellenradiometer zur Erfassung von Feuchteprofilen von der Erdoberfläche bis in die Höhe des 200 hP-Niveau (ca. 12 km Höhe). Es arbeitet mit zwei Kanälen im Bereich zwischen 89 und 150 GHz und weiteren drei im Bereich der Wasserdampfabsorptionsbanden 183,31 GHz (± 1, ± 3, and ± 7 GHz). AMSU-B umfasst ein FOV von 1,1° (± 10 %).

Weitere Informationen:

Amt für Geoinformationswesen der Bundeswehr (AGEOBW)

Aus dem Amt für Militärisches Geowesen (AMilGeo) und dem Amt für Wehrgeophysik der Bundeswehr im Jahr 2003 hervorgegangen, verbindet Militärgeographischen Dienst (Karten allgem.) und Geophysikalischen Beratungsdienst (Wetter allgem.).

Anaglyphe

Reliefartig erhabener, räumlicher Eindruck beim beidäugigen Betrachten eines Anaglyphenbildes. Der Begriff wird auch synonym zu Anaglyphenbild verwendet.

Anaglyphenbild

Engl. anaglyph image; ein Stereobild, das aus zwei Halbbildern besteht, die in verschiedenen, optisch trennbaren Farben auf den gleichen Bildträger überlagert projiziert, gezeichnet, kopiert oder gedruckt sind. Die rechte Komponente wird z.B. in roter Farbe dargestellt und über die linke Komponente gelegt, die in einer anderen Farbe (üblicherweise hellgrün) angezeigt wird. Beim Betrachten mit einer ebenfalls farblich gefilterten und separierten Brille verschmelzen die beiden Bilder und geben somit einen Stereoeindruck wider. Dies kann sowohl analog mittels Bildern als auch digital am Bildschirm geschehen.

Pinnacles am Crater Lake

Rot-Grün- und Rot-Blau-Brillen zur
Betrachtung von Anaglyphendarstellungen

Abb.: Pinnacles am Crater Lake

(Rot-Grün-Brille verwenden)


Rot-Grün-BrilleRot-Blau-Brille

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Quelle: swisseduc

Anaglyphenbilder selbst herstellen:

Anaglyphenverfahren

Stereoskopie mit Hilfe eines Anaglyphenbildes und einer Farbfilterbrille (Anaglyphenbrille). Die Bildtrennung entsteht durch farbliche Ausfilterung spektraler Bereiche.

analog
  1. Form der Datendarstellung und -verarbeitung, bei der die Daten nicht digital (d.h. durch Ziffern) repräsentiert, sondern durch stetige physikalische Größen, z.B. geometrische, mechanische und elektronische Größen, nachgebildet sind. Ein Beispiel ist die Darstellung von Objekten in Bildern durch unterschiedliche Schwärzung der photographischen Schicht.
  2. Bezeichnung für alle Daten, die nicht in rechnergerechter Form vorliegen. Begriff wird z.B. im Zusammmenhang mit Karten und Dokumenten verwendet, die erst noch durch Digitalisierung in rechnerverarbeitbare Form gebracht werden müssen.
analoge Bildbearbeitung

Sammelbegriff für alle photogrammetrischen Verfahren der optischen, geometrischen oder radiometrischen Umbildung, bei denen die Halbtöne des Bildes (meist) durchgehend erhalten bleiben, wie z.B. Kopie, Vergrößerung, Entzerrung, aber auch (bes. bei der Fernerkundung) zur Aufbereitung von Multispektralbild oder (additiven) Farbmischung mit Hilfe von Farbmischprojektoren.

analoge Photogrammetrie

Aufnahme- und Auswerteverfahren, welches durchweg die Bildinformation in photographischer Form enthält und mit analogen Mitteln (optisch, optisch-mechanisch, mechanisch) aus analogen Bildern eine Objektdarstellung, meist als graphisches Ergebnis, ermittelt.

analoge photographische Systeme

Die photographische Aufnahme von Luft- und Satellitenbildern beruht auf dem Prinzip der Photographie: Durch ein Objektiv wird das aufzunehmende Objekt für meist nur kurze Zeit auf eine lichtempfindliche photographische Schicht als Informationsträger projiziert, die dadurch so verändert wird, dass durch den photographischen Prozess ein dauerhaftes Bild entsteht.

analoges Bild

Engl. analog image; Bild, bestehend aus einer orts- und wertkontinuierlichen, in physikalischen Größen definierten Bildfunktion (z.B. Grauwert im photographischen Bild). Ein farbiges analoges Bild ist durch drei Bildfunktionen (z.B. für die Grundfarben Rot, Grün, Blau) beschrieben (nach DIN 18716-2).

Animation

Auf dem Bildschirm wird dem menschlichen Auge eine Sequenz von Bildern so rasch zugeführt, dass eine kontinuierliche Bewegung vorgetäuscht wird.

Anomalie
  1. Die Abweichung von Temperatur oder Niederschlag in einer gegebenen Region zu einem bestimmten Zeitabschnitt vom normalen Wert.
  2. Die Winkeldistanz eines Erdsatelliten (oder Planeten) von seinem erdnächsten (sonnennächsten) Punkt, betrachtet von der Mitte der Erde (Sonne).
Antenne

Radiometer
Engl. antenna (radiometer), franz. antenne (radiomêtre); nach DIN 18716das "Bauteil eines Mikrowellenradiometers, das elektromagnetische Strahlung, die vom Gelände ausgesandt wird, empfängt".

Radarsystem
Engl. antenna (radar system), franz. antenne (système radar); nach DIN 18716 das "Bauteil eines Radarsystems, das die elektromagnetische Strahlung aussendet, die zur Aufnahme dient, und die vom Gelände reflektierten Anteile empfängt".
Bei abbildenden Radarsystemen werden unterschieden:

  • die reale Antenne, wenn die wirksame Antennenlänge tatsächlich physisch gegeben ist;
  • die synthetische Antenne, wenn unter Ausnutzung des Dopplereffekts eine virtuelle Antennenlänge erzeugt wird.
Anti-Aliasing

Softwaregestütztes Randglättungsverfahren zur Vermeidung treppenstufenartiger Versetzungen bei Linien (Aliasing) infolge der graphischen Ausgabe auf raster- bzw. pixelbasierten Ausgabegeräten. In Abhängigkeit von der Auflösung des jeweiligen Gerätes werden die genannten Verzerrungen bei der Darstellung von Kurven oder Schrägen erzeugt, da diese nicht exakt durch die entsprechenden Pixel abgebildet werden können. Mit Hilfe verschiedener Routinen können die Verzerrungsbereiche hinsichtlich Farbe, Kontrast und Helligkeit ausgeglichen werden.

APAR

Engl. Akronym für Absorbed Photosynthetically Active Radiation; Sonnenenergie im Bereich von 400 - 700 nm, die von der grünen Pflanzendecke durch photosynthetische Prozesse verbraucht wird.

Apertur

Engl. aperture, franz. aperture

  1. Öffnung, die den Lichteinfall auf die Optik eines Instruments ermöglicht.
  2. In der Optik das Maß für die Leistung eines optischen Systems und für die Bildhelligkeit. Im Prinzip wird die Apertur bestimmt durch die Öffnung einer Linse, durch die Licht einfallen kann.
  3. Die zur Ausstrahlungsrichtung eines Radarsystems senkrechte Fläche, durch die der Hauptteil der Strahlung tritt. Sie kennzeichnet die azimutale Auflösung eines Radar eines Radarsystems. Man unterscheidet:
    - die reale Apertur, wenn die azimutale Auflösung durch die wirkliche Antennenlänge bestimmt ist,
    - die synthetische Apertur (SAR), wenn die azimutale Auflösung durch eine virtuelle (synthetische) Apertur bestimmt ist.
Aphel

Der Punkt seiner elliptischen Umlaufbahn, an dem ein Planet am weitesten von der Sonne entfernt ist. (Ggs.: Perihel)

Apogäum

Engl. apogee; auf einer elliptischen Umlaufbahn der Punkt, an dem ein Satellit am weitesten von der Erde (Erdmittelpunkt) entfernt ist. Zieht man von dieser Entfernung den Erdradius ab, so erhält man die Maximalhöhe der Satellitenbahn über der Erdoberfläche. (Ggs. Perigäum)

Apogäum und Perigäum eines Satellitenorbit Apogäum und Perigäum eines
Satellitenorbit



Quelle: mercat (R.o.)
Apozentrum

Punkt auf dem elliptischen Orbit eines Raumschiffes, an dem dieses am weitesten von dem Körper entfernt ist, den es umläuft. Ist dieser Körper die Erde, wird der Begriff Apogäum verwendet, im Falle der Sonne der Begriff Aphel. (Ggs. Perizentrum)

Apsiden

Die zwei Punkt einer elliptischen Bahn, die am nächsten und am fernsten vom Schwerpunkt liegen. Die Verbindungslinie heisst Apsidenlinie. Die Apsiden der Erdbahn heissen Perihel (am nächsten bei der Sonne) und Aphel (sonnenfernster Punkt).

APT

Engl. Akronym für Automatic Picture Transmission; Verfahren zur Übertragung der analogen Bilder der NOAA-Wettersatelliten. Es wird bei künftigen Satelliten nicht mehr zum Einsatz kommen, da dann nur noch digitale Übertragungen erfolgen.

Aqua (EOS-PM1)

Im Rahmen von ESE und EOS eingesetzter Satellit der NASA zur Ermittlung von genauen ozeanographischen und atmosphärischen Messdaten mit dem Ziel eines besseren Verständnisses des Erdklimas und seiner Änderungen. Seine Sensoren messen während der auf 6 Jahre angelegten Mission Bewölkung, Niederschlag, Lufttemperatur, Luftfeuchte, Schneebedeckung, Meereseis und Meeresoberflächentemperatur. Auf einer niedrigen, sonnensynchronen Umlaufbahn (705 km) mit 98,2 Grad Neigung überquert Aqua den Äquator jeden Tag zur selben Zeit. Die Umlaufzeit beträgt 98,8 Minuten, der Wiederholzyklus 16 Tage. Aqua ist Teil des A-Trains.

River of Haze

Bangladesh_amo_2013011

Zu größerer Darstellung auf die Grafik klicken

Quelle: NASA

Im Januar 2013 waberte ein dicker Dunststrom durch die nordindische Ebene, was im Winter oft der Fall ist. Er legte ein graues Tuch über Nordindien und Bangladesh. Der MODIS-Sensor an Bord des NASA-Satelliten Aqua nahm dieses Bild am 10. Januar 2013 auf.
Der Dunst entstammt vermutlich einer Mischung von städtischer und industrieller Luftverschmutzung, landwirtschaftlichen Feuern kombiniert mit einem regionalen meteorologischen Phänomen, einer Temperaturinversion. Gewöhnlich ist die Luft in höheren Atmosphärenschichten kühler als die in Bodennähe, eine Situation, die es warmer Luft erlaubt, aufzusteigen und dabei Schadstoffe zu verteilen. Allerdings reichert sich im Winter oft Kaltluft über Nordindien an und hält so die Verschmutzung in unteren Luftschichten, wo sie für die menschliche Gesundheit sehr nachteilig ist.

Die schlechte Luftqualität ist im vergangenen Jahrzehnt zu einem bedeutenden Problem für Indien und Bangladesh geworden. Nach einer Studie stieg in Indiens Großstädten zwischen 2002 und 2010 die Luftbelastung schneller an, als in den rasch wachsenden Städten Chinas. Viele indische Städte verzeichneten zweistellige Zuwächse der Luftbelastung. Kalkutta, Indiens drittgrößte Stadt, erreicht einen Anstieg von 11,5 %, Bangalore erzielte mit 34 % den stärksten Zuwachs aller indischen Städte.

Die Untersuchung beruhte auf MODIS-Daten und Daten des Multi-angle Imaging SpectroRadiometer (MISR) auf dem NASA-Satelliten Terra.

 

Aqua trägt folgende Sensoren:

  • AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS)
  • AIRS (Atmospheric Infrared Sounder)
  • AMSU-A (Advanced Microwave Sounding Unit-A)
  • CERES (Cloud's and the Earth's Radiant Energy System)
  • HSB (Humidity Sounder for Brazil) und als Hauptinstrument
  • MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer).
Aqua-Satellit

Aqua-Satellit Quelle: NASA Earth Observatory
Sea Surface Temperatures Rising
in the Gulf of Mexico

SST im Golf von Mexiko

SST Legende

Meeresoberflächentemperaturen im Golf von Mexiko erwärmen sich auf natürliche Weise wegen der sommerlichen Temperaturzunahme. Diese warmen Wassertemperaturen begünstigen die Bildung von tropischen Stürmen und Hurrikanen im Golf von Mexiko und vor der Ostküste der USA.

Im Allgemeinen tendieren Hurrikane dazu, sich über warmen tropischen Ozeanen zu bilden, deren Wasser ca. 28 °C oder höher ist. Diese Gebiete sind in der Grafik links gelb, orange und rot eingefärbt.
Die Grafik entstand auf der Basis von gemischten Daten aus dem Mikrowellen- und Infrarotbereich, aufgenommen von den Instrumenten AMSR-E und MODIS an Bord des Satelliten Aqua und des Instruments TMI an Bord des Satelliten TRMM.

Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken

Quelle: NASA
 

Weitere Informationen:

AQUARIUS

Syn. SAC-D (span. Satelite de Aplicaciones Cientificas-D, dt. Satellit für wissenschaftliche Anwendungen-D); eine am 10. Juni 2011 von Vandenberg Air Force Base mit einer Delta II 7320-10 gestartete argentinisch-amerikanische Satellitenmission zur Messung des Salzgehalts der Meeresoberfläche (Sea Surface Salinity, SSS), dessen Variabilität für die Klimabeobachtung von großer Bedeutung ist. Der Name Aquarius für die Mission entstammt der Bezeichnung für das Hauptinstrument des Satelliten. Insgesamt trägt der Satellit 7 Instrumente zur Umweltbeobachtung sowie ein Technologie-Demonstrationspaket.

AQUARIUSQuelle: NASA (R.o.) AQUARIUS (Skizze)

Links: Künstlerische Darstellung des Raumfahrzeugs Aquarius/SAC-D, einem gemeinsamen Projekt zwischen NASA und der argentinischen Raumfahrtagentur unter Beteiligung von Brasilien, Kanada, Frankreich und Italien.

Rechts: Wissenschaftler untersuchen mit einer beispiellosen Methodenvielfalt eine der salzreichsten Regionen im Atlantik.
Das Projekt ist Teil des Experiments Salinity Processes in the Upper Ocean Regional Study (SPURS), in Kombination mit NASAs Aquarius Mission. SPURS verwendet existierende ARGO Bojen und Instrumente auf Handelsschiffen, ferner Oberflächendrifter, verankerte Bojen, Torpedo-ähnliche Gleiter, ein autonomes U-Boot, sowie auf einem Forschungsschiff installierte Instrumente um ein detailliertes, dreidimensionales Bild der ozeanischen Prozesse zu erzeugen, die die Salinität beeinflussen.

557458main_aquarius_smQuelle: NASA - Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken

Der Satellit sollte 5 Jahre im Orbit verbleiben, das Hauptinstrument nur drei Jahre arbeiten. Im Juni 2015 versagte die Stromversorgung des Satelliten, was zur Beendigung der Mission führte.
Die Kenntnis der SSS und ihrer Dynamik ist wesentlich für das Verständnis der Meeresströmungen und der Austauschprozesse der Ozeane mit der Atmosphäre, z.B. auch des globalen Wasserkreislaufs. Als Folge der spärlichen in situ SSS-Beprobung der Meere ist der wissenschaftliche Fortschritt eingeschränkt. Die globale Sicht soll durch Aquarius ermöglicht werden. Aquarius wird die Prozesse beobachten und modellieren, die Salinitätsschwankungen mit Veränderungen der Ozeanzirkulation und des Klimas verbinden.
Für die hohen Breiten werden Informationen über mögliche Veränderungen im Wärmetransport der Meeresströmungen erwartet, für die Tropen Informationen über Vorgänge, die Monsune und El Niño/Southern Oscillation beeinflussen können.
Aquarius trägt ein Radiometer und ein Scatterometer. Die Bodenkalibrierung erfolgt über in situ-Sensoren auf Bojen oder Schiffen.

AQUARIUS - First Map

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Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken

Quelle: NASA

Das Instrument Aquarius hat seine erste globale Salinitätskarte von oberen Schichten der Ozeane erstellt. Das reiche Bildmuster der globalen Salzgehaltsverteilung demonstriert die Fähigkeit des Sensors die großräumige Salinitätsunterschiede deutlich und mit scharfem Kontrast aufzuzeigen. Das Bild weist eine deutlich bessere Qualität auf, als zu diesem frühen Sadium der Mission erwartet wurde.

Die vorliegende Karte ist ein Komposit aus Daten der ersten zweieinhalb Wochen seit Aquarius am 25.8. 2011 den operationellen Dienst aufnahm. Die Zahlenwerte geben die Salzkonzentration in Promille wieder (Gramm Salz pro Kilogramm Meerwasser). Gelbe und rote Farben stehen für Gebiete mit höherer Salinität, Blau und Purpur repräsentieren Gebiete mit geringerer Salinität. Schwarz eingefärbte Gebietestehen für Datenlücken. Die durchschnittliche Salinität in der Karte beträgt ca. 35.
Die Karte belegt vorwiegend wohlbekannte Muster der Ozeansalinität auf, wie z.B. die höheren Werte in den Subtropen, die höhere Durchschnittssalinität des Atlantik im Vergleich zum Indischen und zum Pazifischen Ozean und auch die geringere Salinität im äquatornahen Regengürtel, im nördlichsten Pazifik und an anderen Stellen. Diese Verteilungsmuster haben einen engen Bezug zu den Niederschlags- und Verdunstungsmustern über dem Ozean, dem Süßwasserzustrom von Flüssen und der Ozeanzirkulation. Aquarius beobachtet mögliche Veränderungen dieser Sachverhalte und untersucht deren Verknüpfung mit Klima- und Wettervariationen.
Regionale Besonderheiten kommen deutlich zum Ausdruck, auch der scharfe Kontrast zwischen dem ariden hochsalinaren Arabischen Meer im W des indischen Subkontinents und der niedersalinaren Bucht von Bengalen im O, die stark vom Gangeszufluss und den südasiatischen Monsunniederschlägen dominiert wird.
Es kommen auch kleinere, aber bedeutende Details zum Ausdruck, wie das unerwartet große Ausmaß an niedersalinarem Wasser vor dem Mündungsbereich des Amazonas.

 

Weitere Informationen:

Äquatorebene

Gedachte Fläche durch die Erde oder durch einen anderen Himmelskörper an ihrem Äquator. Ein Satellit auf einer Umlaufbahn 'kreuzt' nicht wirklich den Äquator, sondern die Äquatorebene.

Äquidensite

Engl. equidensity, franz. équidensité; nach DIN 18716eine "Isolinie, die Punkte gleicher Grauwerte in einem Bild miteinander verbindet". Äquidensiten sind wesentliche Bestandteile von Schwellenwertbildern. Bei analogen Luftbildern handelt es sich bei den Äquidensiten um Linien oder Flächen gleicher Dichte oder Schwärzung eines Negativs oder Dia-Positivs. Bei digitalen Bildern werden sie durch die Zusammenfassung eines Grauwertintervalls zu einem einzigen Grauwert erzeugt.

Äquipotentialfläche (Niveaufläche)

Eine Fläche konstanten Potentials, das heißt konstanter potentieller Energie in einem Potentialfeld. Diese Fläche steht stets senkrecht zu den Feldlinien.
Beim Schwerepotential ist die Äquipotentialfläche eine Fläche, deren Punkte alle dasselbe Schwerepotential haben. Die Schwerebeschleunigung ist der Gradient (der Anstieg) des Schwerepotentials. Daher ist auf einer Äquipotentialfläche der Schwere die Schwerebeschleunigung nicht konstant. An den Polen ist die Schwerebeschleunigung größer als am Äquator. Manche Höhensysteme verwenden diese Potentialflächen der Erde zur Höhendefinition. Das Geoid ist eine Äquipotentialfläche des Schwerefelds der Erde (Geopotential).

ArcExplorer

Kostenloses Programm der Fa. Esri zur Darstellung, Abfrage und Auswertung von Geodaten. ArcExplorer ist inzwischen von ArcGIS Explorer abgelöst.

Weitere Informationen und Download:

Archäologie und Fernerkundung

Fernerkundungstechnologien nehmen im Gesamtinstrumentarium archäologischer Untersuchungsmethoden einen zunehmend größeren Raum ein. Sie liefern den Archäologen Daten, die mit herkömmlichen Ausgrabungstechniken nicht erhältlich wären. Die Datengewinnung stützt sich vor allem auf bildgebende Instrumente, die in Flugzeugen, Hubschraubern, Luftschiffen, Fesseldrachen, Ballonen, Drohnen, an Teleskopmasten und in Satelliten zum Einsatz kommen.

Historische Städte, Befestigungsanlagen oder alte Kultstätten erscheinen während einer Überfliegung in völlig neuartiger Perspektive. Dies fiel Piloten bereits in den frühen Phasen der Fliegerei auf. Während des Ersten Weltkrieges wurden durch Piloten einer deutschen Fliegerstaffel alte Stadtanlagen in Syrien, Palästina und Westarabien fotografiert. In diesen Luftbildern waren sogar bis dahin unbekannte Grabanlagen, ehemalige Römerstraßen oder ganze Siedlungsgrundrisse zu erkennen. Stonehenge war die erste archäologische Fundstätte in England, die aus der Luft fotografiert wurde. Die Fotos wurden 1906 aus einem Fesselballon von Lieutenant Philip Henry Sharpe aufgenommen, Mitglied der Royal Engineers’ Balloon Section. Noch früher, im Jahre 1899, wurden Luftaufnahmen von Ausgrabungen im Forum Romanum angefertigt. Und als erster Einsatz von Luftbildern für archäologische Zwecke überhaupt, gelten die Aufnahmen des deutschen Franz Stolze, der 1879 - vermutlich aus einem Heißluftballon - die Ausgrabungen von Persepolis dokumentierte.

Sharpe's Aerial View of Stonehenge, Wiltshire (1906)

sharpe_stonehenge_1906

 

Fesselballon im Forum Romanum (1899)

forum_romanum_1899

Vertical view of Stonehenge taken from a Royal Engineers’ military observation balloon by 2nd Lt. Philip Henry Sharpe, probably in June or July 1906, and showing Stonehenge 5 years after it had been enclosed. North is towards the top of the photograph. The barbed wire fence can be seen running along the eastern side of the track which crosses the western side of the enclosure. It was accepted in 1901 that this track was a public right of way, unlike the others visible here. A particular point of interest in this historic photo is the presence of timber struts supporting many of the standing stones.

After the photos were published in the journal of the Society of Antiquaries in 1907 archaeologists gradually came to realise the value of aerial photography as a key technique to discover, record and interpret traces of the past.

Quelle: Sarson.org / English Heritage
 

The captive balloon of Brigata Specialisti of the Military Engineers of Italian Army inside the central nave of the Basilica of Maxentius.

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Quelle: Aerial Photography in Archaeology

 

 

Die Ursache für die plötzliche Sichtbarkeit von Objekten beim Einsatz von Methoden der Luftbildarchäologie liegt zum einen in der Vogelperspektive, die einen Überblick über die Grundrissformen und Zusammenhänge bietet, welche von der Erdoberfläche aus nicht zu erkennen sind, zum anderen werden an der Oberfläche sonst nicht mehr sichtbare archäologische Objekte unter bestimmten Bedingungen wahrnehmbar. Beispielsweise verraten bei der Betrachtung von oben und bei sehr niedrigem Sonnenstand schon kleine Unebenheiten im Gelände aufgrund ihres Schattenwurfs den Verlauf von Gräben, Wällen oder anderen charakteristischen Merkmalen. Dadurch können teilweise ehemalige Siedlungen, alte Flureinteilungen oder auch Grenzanlagen, wie der römische Limes, sichtbar werden. Aber auch unterschiedlich starke Bewuchsmerkmale auf Feldern oder Wiesen verdeutlichen die Spuren archäologischer Objekte. Diese Bewuchsmerkmale zeigen, dass sich der Wurzelraum der Pflanzen an diesen Stellen von der unbeeinflussten Umgebung unterscheidet. Es kann sich dabei um positive Merkmale (alte Gräben, die zu besserem Bewuchs infolge besserer Bewässerung führen) oder aber auch um negative Merkmale (Mauerreste, die den Wurzelraum einengen und die Pflanzen so in ihrer Entwicklung hemmen) handeln.

Ein aufkommender Zweig der prospektierenden Archäologie ist die Satellitenarchäologie, bei der hochauflösende Satellitensensoren zum Einsatz kommen, die über ihre Empfindlichkeit im thermischen und infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums potentielle Fundstellen bis zu einer Tiefe von ca. 1 Meter anzeigen können. Die von den Satelliten empfangene Strahlung wird in Bilder umgesetzt und diese werden von Archäologen nach feinen Anomalien untersucht, die sich an der Erdoberfläche zeigen können.

Fernerkundung ist in der Archäologie eine nicht-invasive Methode zur Kartierung und Überwachung von potentiellen archäologischen Fundstätten in einer sich permanent wandelnden Welt. Probleme wie Verstädterung, Raubgrabungen und Grundwasserverschmutzungen können für solche Fundstätten eine Gefahr darstellen. Satelliten- und Luftbilder sind vor allem Werkzeuge für großräumige Erkundungen und gezielte Ausgrabungen. Alle archäologischen Projekte benötigen aber letztlich die Arbeit vor Ort, um sich Klarheit über potentielle Funde zu verschaffen.

Bodenbasierte geophysikalische Methoden wie Boden- bzw. Georadar, Magnetometrie und Widerstandsprospektion werden ebenfalls zur Bilddarstellung in der archäologischen Forschung eingesetzt. Gelegentlich werden auch sie als fernerkundliche Verfahren eingestuft.

Ein weiteres Hilfsmittel, mit dem Informationen aus fernerkundlichen oder geophysikalischer Methoden weiterverarbeitet werden können, sind Geographische Informationssysteme (GIS). Beispielsweise können dabei Luftbilder von archäologischen Fundstellen zunächst entzerrt und im GIS umgezeichnet werden. Die Layerstruktur des GIS ermöglicht es, die entzerrten Bilder und die Umzeichnungen getrennt voneinander abzulegen und je nach Aufgabenstellung ein- und auszublenden. Zusätzlich können weitere Informationsebenen, wie die Bodenbeschaffenheit zugeschaltet oder topographische Karten unterschiedlicher Maßstäbe unterlegt werden. Die Ergebnisse der Kartierungen und Abfragen bieten den Ausgangspunkt für die archäologische Interpretation.

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ARGO

Engl. Akronym für Array for Realtime Geostrophic Oceanography; internationales Programm zur Erforschung der Ozeane mit Hilfe von autonomen, profilierenden Tiefendriftkörpern. Bis zum Jahr 2005 sollten 3.000 dieser sog. Floats eingesetzt werden, inzwischen ist das Ziel übertroffen. Der Name ARGO wurde gewählt, um die enge Beziehung des globalen Tauchssondennetzes mit der Altimetermission Jason zu betonen.

Die schlanken, gelb lackierten Messsonden aus Aluminium sind i.d.R. 1,80 m hoch und wiegen ca. 35 kg; an ihrer Spitze sitzt eine 50 cm lange Funkantenne. Daneben birgt ein 30 cm langer rüsselförmiger Behälter das wichtigste Bauteil mit den hoch empfindlichen Messgeräten. Die Floats verfügen über keinen eigenen Antrieb, sondern treiben bis zu fünf Jahre lang mit den Meeresströmungen.

Die Tauchtiefe wird reguliert über die Volumenänderung einer externen Gummiblase. Die meiste Zeit bleiben die Sonden 1.000 Meter unter dem Wasserspiegel. Einmal alle zehn Tage sinken sie computergesteuert auf 2.000 Meter ab. Von dort unten steigen sie anschließend langsam auf und messen etwa alle 20 m die Wassertemperatur und den Salzgehalt. Ehe die Messsonde von der Wasseroberfläche (Verweildauer 4-8 h) wieder auf ihre Position in 1.000 Meter absinkt, funkt sie die Daten an einen Satelliten (ARGOS-System).

ARGO Float (Aufriss)

Argo Treibboje (Aufriss) Quelle: MarineBuzz.com
ARGO Float (Tauch-/Messzyklus)

ARGO Float (Tauch-/Messzyklus) Quelle: NOAA

In Kombination mit Peilungen der Telemetriesatelliten kann aus diesen Daten ein dreidimensionales Bild der Strömungen errechnet werden.
Kurzfristig lassen sich die Strömungsdaten zur Erstellung von Seewetterberichten nutzen, der Vorhersagen für ein bis zwei Monate ermöglicht. Schiffsführer könnten danach die Route auswählen, auf der die Strömung optimal zu nutzen ist. Auch die Stärke eines Hurrikans oder Taifuns lässt sich so frühzeitig abschätzen.
Daneben ermöglichen die Floats auch mittel- und längerfristige Vorhersagen. Die Daten werden in Ozeanmodelle und in gekoppelte Vorhersagemodelle integriert, sie dienen der Datenassimilation und dem Austesten von dynamischen Modellen.
Mittelfristig kann man z.B. anhand der Strömungsdaten aus dem südlichen Atlantik feststellen, ob in Südafrika für das nächste Halbjahr mit trockenerem oder feuchterem Wetter zu rechnen ist. Farmer haben so die Möglichkeit, rechtzeitig die an die Witterung angepassten Pflanzen auszuwählen. Langfristig ermöglichen die Meeresdaten Aussagen über die globale Erwärmung oder Abkühlung der Ozeane und damit verbundene weltweite Klimaveränderungen.

ARGO schließt eine Lücke der Ozeanbeobachtung: Während seit einiger Zeit die Meeresoberfläche mit Satellitensystemen wie mit dem inzwischen inaktiven TOPEX/Poseidon und mit der aktuellen Jason-Familie bei Altimetrie-Missionen global und synoptisch beobachtet wird, fehlen flächendeckende Informationen über die Tiefen. Bisherige Beobachtungen waren nur punktuell bzw. folgten den Schiffsrouten.

Die Aussetzung von ARGO Floats begann im Jahr 2000. Das ARGO-Netz ist Bestandteil folgender internationaler Programme:

  • Global Climate Observing System/Global Ocean Observing System (GCOS/GOOS)
  • Climate Variability and Predictability Experiment (CLIVAR)
  • Global Ocean Data Assimilation Experiment (GODAE).

Das ARGO-Messnetz - Stand vom 4. Februar 2009

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Quelle: UCSD
Das ARGO-Messnetz - Stand vom 18. November 2016


Argo ist ein globales Netz von ca. 3800 frei treibenden profilierenden Tiefendriftkörpern, die die Temperatur und den Salzgehalt der oberen 2000 m der Ozeane messen. Dieses Beobachtungsnetz erlaubt es zum ersten Mal, Temperatur, Salinität und Strömungsgeschwindigkeiten des oberen Ozeans zu überwachen und die gesamten Daten zu übertragen und innerhalb von wenigen Stunden öffentlich verfügbar zu machen.

Die nebenstehende Grafik zeigt die Anzahl und Verteilung der Driftkörper. Zwar ist das aktuelle Ausbauziel von 3000 Exemplaren schon übertroffen, aber um diesen Stand zu halten, müssen die beteiligten Staaten ca. 800 Drifter neu einsetzen. Darüber hinaus strebt das Argo-Programm an, die Ozeane möglichst komplett abzudecken. Dafür sind deutlich mehr als die 3000 Exemplare nötig, insbesondere da manche Regionen überbesetzt sind, wohingegen andere deutliche Lücken aufweisen.

 

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ARGOS / ARGOS-DCS

Nach dem vieläugigen Riesen aus der griechischen Mythologie benanntes, 1978 eingerichtetes satellitengestütztes System, um Messdaten von festen Objekten abzufragen, sowie bei nicht ortsfesten Objekten auch von deren Position mit Hilfe des Dopplereffekts. Beispielsweise erhalten Zugvögel kleine Sender, um ihre Flugrouten zu verfolgen. DCS steht für Remote Data Collection System. Das Rettungssystem COSPAS-SARSAT ist eine Spezialanwendung von Argos.

Die Transmitter (engl. platform transmitter terminals, PTT), senden eine Trägerfrequenz von 401,65 MHz, auf der sie eine Nachricht von 32 Bytes aufmodulieren. Die Übertragungszeit beträgt 360-920 ms, die Pausen zwischen der Wiederholung des Signals 45-200 s. Die Positionsermittlung erfolgt nach dem Dopplerverfahren. Satelliten empfangen das Signal und leiten es an eine Bodenstation weiter. Aus der Doppler-Frequenzverschiebung ergibt sich die Entfernung von der Signalquelle zum Satelliten. Der Empfang durch mehrere Satelliten und den Vergleich mit Höhenprofilen des Erdbodens führt zu einer eindeutigen Positionsbestimmung mit einer Genauigkeit besser als 150 m.

Zur Zeit empfangen sechs Satelliten die Argos-Signale, davon 3 polarumlaufende NOAA-Satelliten (NOAA-15, NOAA-18, NOAA-19), zwei EUMETSAT-Satelliten (Metop-A & Metop-B) and 1 ISRO-Satellit (Indian Space Research Organization
satellite) mit der Bezeichnung SARAL. Die Satelliten umkreisen die Erde auf einer polaren Flugbahn in 850 km Höhe. Ihr Footprint (dt. Fußabdruck, erfasster Bereich auf dem Boden) hat einen Durchmesser von ca. 5.000 km. Sie überfliegen den Äquator ca. 6-7 Mal am Tag, die Polarregion ca. 14 Mal, so dass eine Ortung spätestens nach vier Stunden erfolgt.

Das ARGOS-Telemetriesystem


Argos ist ein Telemetrie-Kommunikationspaket zur Weiterleitung der Daten von Messbojen und anderen weit verteilten automatischen Messeinrichtungen vorwiegend mit dem Ziel des Umwelt-Monitorings. Dieser Funkempfänger ermöglicht die Geolokalisierung von Sendern auf der Erdoberfläche sowie die Datenübertragung von diesen Sendern. Das System wird gemeinsam von der amerikanischen NOAA und der französischen CNES betrieben. Das ARGOS-DCS an Bord der polarumlaufenden NOAA-Satelliten kann zusätzlich die Position mobiler Messplattformen orten.

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Quelle: EUMETSAT
 

Die NOAA (USA), NASA (USA) und CNES nahmen Argos 1978 gemeinsam in Betrieb. Betreiber des Hauptkontrollzentrums in Toulouse ist CLS unter Beteiligung von CNES, das zweite Kontrollzentrum befindet sich in Largo, Maryland (USA). Neben den drei Hauptempfangsstationen – Wallops Island (Virginia, USA), Fairbanks (Alaska, USA) und Lannion (Frankreich) – unterhält Argos mehr als zehn regionale Zentren, verteilt auf allen Kontinenten.

EUMETSAT stattete den Satelliten Metop-A mit Argos-Transpondern der dritten Generation aus. Sie erhöhen die Signalempfindlichkeit um ca. 3 dB, die Datenübertragungsrate auf 4,8 kbps, die Bandbreite von 80 kHz auf 110 kHz und erlauben, nicht nur Daten von den PTT zu empfangen, sondern auch dorthin zu übertragen. Bereits der japanische Satellit ADEOS-II verfügte über diese Möglichkeiten bis zu seinem Ausfall im Oktober 2003.

Während bei den GNSS-Systemen wie GPS der Empfänger auf der Erde seine Position aus der Beobachtung der Satelliten berechnet, ist der Weg bei der Dopplermethode umgekehrt. Ein kleiner Sender schickt ein Signal zu Satelliten, die daraus seine Position bestimmen und über ein Kommunikationsnetz (Telefon, Internet) an mögliche Empfänger weiterleitet. Die Methode erlaubt den Bau kleiner preiswerter Sender. Sie wiegen weniger als 20 g und haben eine Betriebsdauer von einem Jahr und mehr. Für viele Anwendungen ist die Ortsauflösung von weniger als 200 m ausreichend. Auch ist die Kapazität, anders als bei GNSS, begrenzt.

Die Wanderungen von Zugvögeln, Tierherden oder Wassertieren lassen sich verfolgen, genauso wie die Bewegungen von Schiffen oder auch einzelnen Containern. Bojen geben Auskunft über die Oberflächenströmungen der Meere und teilen ortsaufgelöst Wetterdaten wie Temperatur oder Windgeschwindigkeit mit.

PTT, deren Positionen auf der Erde exakt ausgemessen wurden, dienen als Referenzstationen zur Bahnbestimmung der Satelliten. Das System DORIS misst die Flughöhe des Satelliten mit einem Fehler von weniger als 1 cm.

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Ariane

Baureihe von Trägerraketen der ESA, die im Rahmen der europäischen Raumfahrt zum Transport von Nutzlasten eingesetzt werden. Abschussbasis ist der Weltraumbahnhof in Kourou (Französisch-Guayana), 5° nördlich des Äquators. Der Name Ariane kommt von der französischen Bezeichnung für die Fruchtbarkeitsgöttin Ariadne aus der griechischen Mythologie.

Die Raketen werden von einem Geschäftsbereich des europäischen Luft- und Raumfahrtkonzerns Airbus Group (früher EADS) entwickelt. Im März 1980 wurde die Firma Arianespace gegründet, die seitdem Finanzierung, Produktion, Verkauf und Start der Ariane-Raketen übernimmt. Eigentümer dieser Firma sind verschiedene europäische Raumfahrtunternehmen.

ariane_family_lres   Ariane Entwicklungsreihe

Die erste Ariane Trägerrakete schoss an Heiligabend 1979 in den Himmel. Ariane-1 war dazu ausgelegt, zwei Telekommunikationssatelliten gleichzeitig ins All zu befördern um Kosten zu sparen. Als die Größe der Satelliten wuchs, machte Ariane-1 allmählich Platz für die stärkeren Ariane-2 und Ariane-3. Insgesamt fanden zwischen 1979 und 1986 elf erfolgreiche Starts der Ariane-1 statt und zwischen 1987 und 1989 fünf erfolgreiche Flüge der Ariane-2. Das Modell Ariane-3 flog zwischen 1984 und 1989 elf Mal erfolgreich ins All.
Die Ariane-4 wurde zu Recht als Arbeitspferd der Ariane-Familie bekannt. Seit ihrem ersten Flug am 15. Juni 1988 hat sie über 100 erfogreiche Flüge absolviert. Sie hatte sich als idealer Träger für Telekommunikations- und Erdbeobachtungssatelliten erwiesen aber auch für Forschungsmissionen. Diese Trägerrakete war außerordentlich vielseitig.
Ihre Rolle wurde von der Ariane-5 übernommen, die 1999 ihren ersten operationellen Flug unternahm.
Ariane-5 kann sowohl für Starts zu geostationären Orbits, mittleren und niederen Erdumlaufbahnen eingesetzt werden, wie auch für Flüge zu anderen Planeten.

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Quelle: ESA
 

Bei aller Verwandtschaft zu den Vorgängermodellen Ariane 1 bis 4 ist die aktuelle Ariane 5 ein Trägersystem der 'nächsten Generation', bei dessen Entwicklung völlig neue Wege beschritten wurden. Seit 2005 bietet die neue Version der Ariane 5 eine GTO-Doppelstartkapazität von bis zu 10 Tonnen, um dem wachsenden Bedarf kommerzieller wie auch institutioneller Kunden zu entsprechen und Nutzlasten in eine geostationäre Umlaufbahn zu transportieren. Dies ermöglichen in erster Linie ihre neue kryogene Oberstufe mit einem Fassungsvermögen von über 14 Tonnen Treibstoff sowie ihre leistungsgesteigerte kryogene Hauptstufe mit dem neuen Vulcain 2 Triebwerk. Obwohl noch umfangreiche Leistungssteigerungen der Ariane 5 in Planung sind, wird bereits die Entwicklung der Nachfolgeversion Ariane 6 vorbereitet.

Die Ariane ist die wichtigste europäische Trägerrakete. Weltweit verbucht die Ariane 5 die beste Bilanz aller regelmäßig eingesetzten Trägersysteme. Im Marktsegment der Startdienstleistungen für Telekommunikationssatelliten hat das europäische Trägersystem heute einen Anteil von über 50 Prozent. Sie brachte nicht nur über 100 Satelliten und Raumsonden ins Weltall, sondern befördert auch die europäischen Raumfrachter ATV (Automated Transfer Vehicle) zur Internationalen Raumstation ISS. Und sogar für eine der prestigeträchtigsten Weltraummissionen aller Zeiten, das James Webb Space Telescope von NASA, ESA und CSA, ist die Ariane vorgesehen: 2018 soll der Nachfolger des berühmten Hubble-Weltraumteleskops mit der europäischen Ariane 5 starten.

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Quelle:
Arianespace, Ariane 5 User's Manual,
Issue 5 Revison 1, Juli 2011
 / DLR
Parameter Ariane 5 ECA
Erster Start 11.12.2002
Startplatz ELA-3, Centre Spatial Guyanais, Französisch-Guayana
Höhe 55 m
Haupt-Durchmesser 5,4 m
Startmasse 780 t
Nutzlastkapazität 10,3 t in einen GTO*
Typische Nutzlasten Telekommunikations-, Forschungs- und
Erbeobachtungssatelliten
Stufen
  Feststoff-Booster**
EAP (2 Stck.)
Kryogene Hauptstufe
EPC
Kryogene Oberstufe
ESC-A
Höhe 31,6 m 23,8 m 4,7 m
Durchmesser 3,05 m 5,4 m 5,4 m
Leermasse 3,8 t 14,7 t 4,5 t
Treibstoffmasse

240 t HTPB*
146,2 t LOX*
23,8 t LH2*
12,8 t LOX*
2,1 t LH2*
Triebwerk
Schub (Vakuum)
Spez. Impuls (Vakuum)
Brennzeit
N/A
7000 kN
275 s
130 s
Vulcain 2
1390 kN
432 s
540 s
HM7B
67 kN
446 s
945 s

** Angaben pro Booster
* Glossar:
GTO - Geostationärer Transferorbit
HTPB - Hydroxyl-terminiertes Polybutadien
LOX - Flüssiger Sauerstoff
LH2 - Flüssiger Wasserstoff

Die Ariane-Baureihe wird inzwischen ergänzt durch den Einsatz der neu entwickelten Vega für leichtere Lasten und der weiterentwickelten russischen Sojus für mittelschwere Lasten. Beide können von eigenen Startrampen von Kourou aus starten.

In Planung ist die Version Ariane 6, die je nach Version in der ursprünglichen Planung eine Nutzlast von 3000 bis 8000 Kilogramm besitzen sollte und ab 2025 die heutige Ariane 5 ablösen könnte. Über ihren Bau wurde endgültig am 2. Dezember 2014 auf dem ESA Ministerial Council entschieden. Damit das Ariane-Trägersystem im internationalen Wettbewerb dauerhaft erfolgreich bleibt, muss es nicht nur technisch weiterentwickelt, sondern auch wirtschaftlich betrieben werden können. Der Aspekt der Wirtschaftlichkeit der europäischen Träger ist in den letzten Jahren immer wichtiger geworden - momentan ist eine kostendeckende Vermarktung der Ariane ohne staatliche Unterstützung nicht mehr möglich.

Ein Weg aus dieser Situation sollte die Weiterentwicklung der aktuellen Ariane zur Ariane 5ME sein: Dieses "Midlife Evolution"-Programm hatte eine Anhebung der Nutzlastkapazität der Ariane 5 auf zwölf Tonnen bei gleichen Startkosten zum Ziel. Diese, als Zwischenlösung bis zur Ariane 6 gedachte Weiterentwicklung der Ariane 5 wird nun nicht weiterverfolgt. Stattdessen wird nun direkt mit der Entwicklung der Ariane 6 begonnen.

Studien im Vorfeld der Ministerratskonferenz hatten ergeben, dass auf der Grundlage der bisherigen Erfahrungen mit der existierenden Ariane 5 und den Entwicklungsarbeiten zur Ariane 5ME die Bausteine verfügbar sind, um ein zukunftsfähiges Trägerkonzept umzusetzen, welches den verschärften Wettbewerbsbedingungen auf dem Weltmarkt gerecht wird. Durch die Kombination dieser bereits vorhandenen Bausteine sowie der Entwicklung weiterer Elemente ist es möglich, die Ariane 6 in nur fünf Jahren fertig zu entwickeln.

Die Trägerkonfiguration der neuen Ariane 6 nutzt sowohl in der Unter- als auch der Oberstufe, die Treibstoffkombination Flüssigwasserstoff und Flüssigsauerstoff. Die neue Unterstufe basiert technologisch auf der "alten" Unterstufe der Ariane 5, ist jedoch kostenoptimiert ausgelegt. Als Oberstufe kommt eine Abwandlung der bereits für die Ariane 5ME gedachten neuen Oberstufe mit dem wiederzündbaren "Vinci"-Triebwerk zum Einsatz.

Für mehr Flexibilität im Vergleich zur Ariane 5 sorgen die gleichartigen Booster-Motoren auf Feststoffbasis. Die Ariane 6 kann, je nach Konfiguration, fünf oder elf Tonnen Nutzlast in den Weltraum transportieren; dafür ist sie dann entweder mit zwei oder vier Boostern ausgestattet. Der Erstflug der 70 Meter langen Rakete ist für 2020 geplant. Gebaut wird sie von "Airbus Safran Launchers", einem Joint Venture der Unternehmen "Airbus Defence and Space" und des französischen Triebwerksherstellers "Safran".

  Ariane 6 - Animation

Decided in Luxemburg by the European Space Agency council meeting at Ministerial level, Ariane 6 is a modular three-stage launcher (solid–cryogenic–cryogenic) with two configurations using: four boosters (A64) or two boosters (A62).

Quelle: ESA
 

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Arianespace

Arianespace mit Hauptsitz in Courcouronnes (südl. Paris) wurde 1980 als erstes kommerzielles Raumtransportunternehmen gegründet und ist derzeit für Bau, Betrieb und Vermarktung der europäischen Trägerrakete Ariane 5 zuständig. Ihre Startbasis ist der europäische Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana. Künftig übernimmt Arianespace auch Betrieb und Vermarktung der von Kourou aus startenden Sojus- und Vega-Trägerraketen. Haupt-Anteilseigner von Arianespace ist der europäische Luft- und Raumfahrtkonzern EADS, der etwa 28 % des Unternehmens hält.

Anteilseigner von Arianespace (2011)
Länder Anteilseigner Kapitalanteil
Deutschland Astrium GmbH 11,59 %
Deutschland MAN Technologie Aerospace AG 8,26 %
Belgien THALES ALENIA SPACE ETCA 0,33 %
Belgien S.A.B.C.A. 2,71 %
Belgien TECHSPACE AERO SA nicht signifikant
Dänemark CHRISTIAN ROVSING A/S 0,32 %
Spanien CRISA 0,11 %
Spanien EADS CASA 2,04 %
Frankreich ASTRIUM SAS 16,85 %
Frankreich CLEMESSY S.A. 0,11 %
Frankreich C.N.E.S. 34,68 %
Frankreich COMPAGNIE DEUTSCH SAS nicht signifikant
Frankreich EADS France SAS nicht signifikant
Frankreich L'AIR LIQUIDE SA 1,89 %
Frankreich SAFRAN 10,57 %
Italien AVIO SPA 3,38 %
Norwegen KONGSBERG GRUPPEN ASA 0,10 %
Niederlande DUTCH SPACE BV 1,94 %
Norwegen KONGSBERG DEFENCE & AEROSPACE AS 0,11 %
Schweden RUAG SPACE AB 0,82 %
Schweden VOLVO AERO CORPORATION 1,63 %
Schweiz RUAG SCHWEIZ AG 2,67 %
Quelle: Arianespace (hier auch aktuelle Versionen)

Arianespace ist Marktführer für den Transport von Satelliten auf geostationäre Umlaufbahnen. Insgesamt transportierte die Gesellschaft über 305 Satelliten ins All (Stand 8/2012).

Mit dem letzten Start der äußerst zuverlässigen Ariane 4 endete am 15. Februar 2003 vorerst der Siegeszug der europäischen Trägerraketen. Die Nachfolgerin Ariane 5 hatte nach mehreren Fehlstarts Probleme, ähnliches Vertrauen bei den Kunden zu gewinnen, wie dies mit der Ariane 4 gelang.

Aus diesem Grund wurde das Angebot an Trägerraketen erweitert. Zum einen transportiert die Rakete Vega Nutzlasten bis 1,5 Tonnen in erdnahe Orbits und deckt damit den Satellitenmarkt der kleinen Satelliten ab. Zum anderen ist das Trägerangebot zusätzlich um die russische Sojus-Rakete erweitert, die ca. 3,5 Tonnen von Kourou aus in den Geotransfer-Orbit transportieren kann. Diese soll damit primär den Markt der mittelgroßen Nutzlasten abdecken, der bis zum Jahr 2003 äußerst erfolgreich von der Ariane 4 mitbesetzt wurde. Die Soyuz ST-B VS-001 startete am 21. Oktober 2011 mit 2 Galileo-Satelliten erstmals von Kourou aus. Bisher dahin startete die Sojus nur von russischen Weltraumbahnhöfen aus.

Aktuelle und künftige Trägersysteme von Arianespace

Ariane 5 - Flug 155 beim Start
in Kourou

Ariane 5 - Flug 155 beim Start in Kourou Quelle: Arianespace

Sojus-Start mit 2 Galileo FOC-Satelliten in Kourou (22.8.2014)

Quelle: Arianespace

Vega - Grafische Darstellung vom Aufstieg der
neuen Trägerrakete für kleinere Lasten

Vega - Grafische Darstellung vom Aufstieg der neuen Trägerrakete für kleinere Lasten Quelle: Arianespace

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ASAR

Engl. Akronym für Advanced Synthetic Aperture Radar; ASAR ist ein fortschrittlicher aktiver C-Band Radarsensor (5.331 GHz) auf dem inzwischen außer Betrieb genommenen Satelliten ENVISAT. ASAR setzte die mit AMI auf den ERS-Satelliten begonnene Serie abbildender Radargeräte fort. Im Gegensatz zu AMI ermöglichte ASAR durch seine aktive Antenne elektronische Strahlschwenkung und sehr grosse beobachtbare Streifenbreiten von bis zu 400 km mit einer räumlichen Auflösung von 30 bis 100 m. Damit war ASAR sowohl für lokale als auch globale Beobachtung geeignet. Zusätzlich kann (nahezu) simultan in vertikaler und horizontaler Polarisation beobachtet werden. Hauptsächliche Beobachtungsziele sind u.a. Ozeanwellen (Charakteristika), Meereseis und dessen Ausbreitung, Meeresverschmutzung durch Öl, Schnee- und Eisbedeckung, Oberflächentopographie, Landbedeckung (Klassifikation) und deren Entwicklung.

Hawaii - Hotspot im Pazifik

Das Bild wurde durch die Kombination von drei ASAR-Aufnahmen des selben Gebietes erstellt (27.3.2006, 16.4.2007, 21.1.2008). Die Farbunterschiede geben die Veränderungen der Krustenoberfläche zwischen den einzelnen Aufnahmen wider.

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Quelle: ESA

Dieses Radarbild zeigt sechs der acht vulkanischen Hauptinseln von Hawaii. Von rechts nach links sind Big Island of Hawaii, Kahoolawe, Maui, Lanai, Molokai and Oahu erkennbar. Insgesamt besteht die Inselgruppe aus 2 weiteren Hauptinseln und 124 kleineren Inseln. Die Inseln erstrecken sich über mehr als 2575 km über den mittleren Pazifik und liegen ca. 2367 km nördlich des Äquators.
Alle Inseln werden von den Gipfeln von Schildvulkanen überragt, die sich vor Jahrmillionen bildeten, als feurige Basaltschmelze aus Rissen im Ozenaboden austrat. Da dies über einem Magmahotspot geschah und geschieht, besitzt Hawaii einige der größten aktiven und inaktiven Vulkane weltweit.
Mit 4.200 m Höhe ist der Mauna Kea (oben Mitte auf der Big Island of Hawaii) Hawaiis höchster Vulkan. Normalerweise werden die Höhen von Bergen vom Meeresspiegel an gemessen. Wenn man aber vom Ozeanboden aus misst, dann reicht der Mauna Kea 10.203 m in die Höhe und damit der höchste Berg der Erde. Der unterhalb des Mauna Kea gelegene Mauna Loa ist der größte Vulkan der Erde, wenn man ihn nach seiner Masse einstuft (ca. 40.000 km³). Mit seinen 33 Ausbrüchen seit Beginn der Aufzeichnungen im Jahr 1843 ist er auch einer der aktivsten Vulkane der Erde. Zuletzt brach er 1984 aus.
Aufgrund der hohen Eruptionshäufigkeit des Mauna Loa wird der Vulkan beständig wissenschaftlich überwacht. Satellitenradar wie das ASAR erlaubt es Wissenschaftlern kleine Veränderungen der Erdkruste aufzuspüren, was sie besser in die Lage versetzt, Eruptionen vorherzusagen. Das Verfahren der SAR-Interferometrie beinhalt die mathematische Kombination von verschiedenen Radarbildern, welche so nah als möglich vom gleichen Beobachtungspunkt im Weltraum aus zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommen wurden, um daraus digitale Höhenmodelle zu erstellen und zwischen den Aufnahmen erfolgte Krustenveränderungen aufzuspüren, die ansonsten unmerkt bleiben würden.
Der im SO der Insel im Bereich der roten und pinkfarbenen Gebiete gelegene Kilauea ist ein weiterer, unter den aktivsten Vulkanen der Erde. Die aktuelle Eruptionsphase begann 1983 und dauert noch immer an.

 

Weitere Informationen: ESA Missions - Earth Observation: ENVISAT Instruments

ASCAT

Engl. Akronym für Advanced Scatterometer; Bezeichnung für das Windscatterometer (aktives Mikrowellengerät) auf Europas Serie polarumlaufender Wettersatelliten MetOp. Es dient der Bestimmung der Meeresoberflächenrauhigkeit. Aus den gewonnenen Daten sind die Windfelder an der Meeresoberfläche ableitbar.

Weitere Informationen:

ASDC

Engl. Akronym für Atmospheric Science Data Center; am Langley Research Center in Hampton, Virginia angesiedeltes Datenzentrum für Atmosphärenwissenschaften mit der Aufgabe, Daten von NASA-Satelliten zu verarbeiten, archivieren und zu verteilen. Die Daten beziehen sich auf Wolken, Aerosole, den Strahlungshaushalt und die Troposphärenchemie.

Weitere Informationen: Atmospheric Science Data Center (NASA)

ASI

Ital. Akronym für Agenzia Spaziale Italiana, italienische Raumfahrtagentur.

Weitere Informationen:

ASTER

Engl. Akronym für 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.

3-D-Ansicht vom Tal des Todes

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Quelle: NASA JPL

Tal des Todes (Kalifornien)

Diese nordgerichtete 3-D-Ansicht vom Tal des Todes (Kal.) wurde erzeugt, indem man eine Nachtaufnahme mit Aster-Daten aus dem thermischen Infrarot über topographische Grunddaten des US Geological Survey legte. Die Asterdaten wurden am 7. April 2000 mit den multispektralen Kanälen aufgenommen. Sie decken eine Fläche von 60 x 80 km ab.

Die Bänder 13, 12 und 10 sind rot, bzw. grün und blau dargestellt. Die Daten wurden digital bearbeitet, um die Unterschiede der Oberflächenmaterialien stärker zu betonen. Salzablagerungen (Karbonate, Sulfate, Chloride) im Talboden erscheinen in Variationen von gelb, grün, purpur und rosa.
Die Panamint Mtns. im Westen und die Black Mtns. im Osten bestehen aus Kalkgestein, Sandstein, Schiefer und Metamorphiten. In den leuchtend roten Bereichen herrscht das Mineral Quarz vor, z.B. in den Sandsteinen; in grünen Gebiete überwiegt Kalk.
Im unteren Teil des Bildes liegt Badwater, der tiefste Punkt in Nordamerika.

 
Railroad Valley, Nevada

Diese Aster-Bilder stellen jeweils eine Fläche von 6 x 9 km in Railroad Valley, NV, dar. Sie wurden am 17. August 2001 aufgenommen.

Oben: Das Bild zeigt Felder mit Karusellbewässerung und gesunder, in Rot dargestellter Vegetation.

Mitte: Das Bild beinhaltet den Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), ein Maß für die Intensität der Vegetation.
Nach dem Farbenschlüssel besteht die höchste Vegetationsdichte im Farbbereich von rot, orange, gelb, grün, blau, purpur wohingegen schwarz für die geringste Vegetationsdichte steht.

Unten: Das Bild wurde mit dem thermischen Infrarot-Kanal erzeugt, wobei die wärmeren Farben weiß, die kälteren schwarz erscheinen. Im Thermalbild erscheinen die nördlichsten und die westlichsten Felder deutlich kälter in ihren norwestlichen Bereichen, obwohl in den Bildern aus dem sichtbaren Bereich und des NDVI erkennbar sind. Dies kann auf das Vorhandensein von überschüssigem Wasser zurückzuführen sein, was Ernteschäden bedingen kann. Die Kombination von Informationen aus unterschiedlichen Bändern ist ein wichtiges Hilfsmittel zur Erkennung von Bestandsschäden und für die eventuelle Einleitung von Pflegemaßnahmen.

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Quelle: NASA JPL
 

Weitere Informationen:

AsteroidFinder

Eine vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zeitweise geplante, inzwischen aus Kostengründen aufgegebene Kompaktsatellitenmission. Ziel war es, Asteroiden aufzuspüren, deren Bahnen sich vollständig innerhalb des Erdorbits befinden, so genannte "Inner Earth Objects" (IEOs). Dazu wurde ein Satellitensystem konzipiert, das in einem niedrigen Erdorbit ausgesetzt und mit einer optischen Nutzlast ausgestattet werden sollte.

Erdnahe Asteroiden stellen ein Kollisionsrisiko für unseren Planeten dar. Das DLR sieht sich mit einer solchen Mission als Teil internationaler Anstrengungen zur Gefahrenabwehr. Damit sollen gleichzeitig unser Wissen über Asteroiden, über ihre Anzahl und Größenverteilung verbessert sowie die Prozesse im inneren Sonnensystem besser verstanden werden. Ausgehend von aktuellen Modellrechnungen gibt es Grund zu der Annahme, dass sich mehr als 1000 Objekte mit einem Durchmesser größer als 100 Metern innerhalb der Erdbahn befinden. Sie können durch Gravitationsstörungen bei nahen Vorbeiflügen, vor allem an der Venus, zu Erdbahn-Kreuzern werden. Wegen der ungünstigen Beobachtungsbedingungen mit Teleskopen auf der Erde sind bis heute aber nur neun dieser IEOs gefunden worden. Solche Objekte zeigen sich ähnlich wie Merkur und Venus nur kurz vor Sonnenaufgang beziehungsweise kurz nach Sonnenuntergang am Himmel.

Vom Weltraum aus ist es hingegen möglich, in einem Winkelbereich bis nahe an die Sonne zu beobachten, da keine Störungen durch Streulicht in der Atmosphäre auftreten. Somit können auch lichtschwache Objekte durch den Einsatz von Satelliten entdeckt werden. Bei geeigneter Bahnwahl ist außerdem eine "rund um die Uhr"-Beobachtung möglich.

Die Nutzlast der AsteroidFinder-Mission sollte aus einem kleinen Teleskop bestehen, installiert auf einer BIRD-Plattform, die vom DLR in Berlin entwickelt wurde. Das Fernrohr sollte kontinuierlich ein ringförmiges Gebiet zwischen 30 und 60 Grad Elongation zur Sonne absuchen. Alle Asteroiden, die sich in diesem Feld befinden, wären durch ihre scheinbaren Bewegungen gegenüber den Hintergrundsternen in aufeinander folgenden Aufnahmen erkannt worden. Die Bahn der Objekte sollte durch ihre Verfolgung über einen längeren Zeitraum ermittelt werden. Die AsteroidFinder-Mission sollte einen entscheidenden Beitrag zur Entdeckung von IEOs leisten und damit auch den von der UNO koordinierten Zielen zur Gefahrenabwendung für die Erde Rechnung tragen. Damit hätte die Mission bestehende weltweite Monitoring-Programme ergänzt.

AsteroidFinder

AsteroidFinder - Künstlerische Darstellung

Vom DLR zeitweise geplante Kompaktsatellitenmission. Ziel war es, Asteroiden aufzuspüren, deren Bahnen sich vollständig innerhalb des Erdorbits befinden, sogenannte Inner Earth Objects (IEO). Diese Asteroiden könnten der Erde bei einer Kollision potentiell gefährlich werden.
Der Kompaktsatellitenbus sollte vom DLR in Bremen entwickelt, das Teleskop vom DLR in Berlin bereitgestellt werden. Der Betrieb hätte vom Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) in Oberpfaffenhofen erfolgen sollen. Der Start der Mission war für 2013 vorgesehen.

Quelle: DLR
 
Astrium

Alte Bezeichnung für das größte europäische Unternehmen der Raumfahrtbranche, das vor der Restrukturierung des Airbus-Konzerns zu 100 % zur damals so bezeichneten EADS (European Aeronautic Defence and Space Company) gehörte, einem global führender Anbieter in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungsgeschäft und den dazugehörigen Dienstleistungen. Das im Bereich der Anwendungs-Satelliten weltweit führende Unternehmen - Entwickler der Plattform Spot - ist federführend beim Bau von über sechzig Telekommunikations-Satelliten und einer der wichtigsten Akteure im Bereich der Programme für wissenschaftliche Satelliten (z.B. Rosetta, Mars Express) und auch für Erdbeobachtungssatelliten (u.a. ERS, ENVISAT, GOCE, TerraSAR-X. Das Unternehmen hat sämtliche europäischen militärischen Satelliten entwickelt, die zurzeit in Betrieb sind (Helios) und ist an Programmen für Orbital-Infrastrukturen und am europäischen Projekt für Satellitennavigation (Galileo) beteiligt.
Im Jahr 2012 erreichte Astrium einen Umsatz von 5,8 Milliarden Euro und beschäftigte rund 18.000 Mitarbeiter weltweit, vor allem in Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Spanien und den Niederlanden.
Astrium betreibt fünf deutsche Standorte: Bremen, Trauen, Friedrichshafen, Lampoldshausen und Ottobrunn. Dazu kommen die Tochterunternehmen TESAT Spacecom (Backnang) und Jena-Optronik (Jena).
Das Kerngeschäft gliederte sich in drei Bereiche: Astrium Space Transportation für Trägerraketen und Weltraum-Infrastrukturen, Astrium Satellites für Satelliten und Bodensegmente sowie Astrium Services für umfassende End-zu-End- und Mehrwert-Lösungen bei Sicherheits- und kommerzieller Satellitenkommunikation und Netzwerken, Equipment für Hochsicherheits-Satellitenkommunikation, maßgeschneiderte Produkte und Dienstleistungen für Geo-Informationen sowie weltweite Dienstleistungen für Navigation.

Seit 1. Januar 2014 ist Astrium zusammen mit Airbus Military und Cassidian in die neue Division Airbus Defence and Space integriert.

Weitere Informationen: Airbus Defence and Space - Startseite

Astrium Geo-Information Services

Alte Bezeichnung für den ab Januar 2011 zum Geschäftsbereich Geoinformation der Astrium Services zusammengeführten Astrium-Tochtergesellschaften Spot Image und Infoterra, Spezialisten für satellitengestützte Fernerkundung und Dienstleistungen.

Im Zuge der Neustrukturierung und Umbenennung von EADS entstand 2014 die Airbus Defence and Space als eine Division des Airbus-Konzerns, die aus der Zusammenlegung der Geschäftsaktivitäten von Cassidian, Astrium und Airbus Military hervorging. Der Programmbereich Geointelligence ist ein führender Anbieter auf dem Markt für Geoinformationsdienste mit komplett integrierten Kompetenzen und Ressourcen der früheren Tochtergesellschaften Spot Image und Infoterra.

Airbus Defence and Space hat exklusiven Zugriff auf die Daten der bildgebenden Satelliten SPOT und Pléiades sowie der Radarsatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X, die allesamt von Airbus Defence and Space konzipiert und gebaut wurden, sowie einer Reihe weltraumbasierter Datenquellen und luftgestützter Erfassungssysteme. Die Produkte und Dienstleistungen in der Erdbeobachtung reichen von der Bilderfassung bis zur Bereitstellung verarbeiteter Daten an die Endnutzer und decken damit das komplette Spektrum an Geoinformationsdiensten ab.

Weitere Informationen: Airbus Space and Defence

Astrium Satellites

Einer von drei Unternehmensbereichen von Astrium, das selbst eine hundertprozentige Tochter von EADS ist. Der zweite Unternehmensbereich ist Astrium Space Transportation (ST), der dritte Astrium Services.
Mit Beginn des Jahres 2014 erfuhr das Unternehmen EADS und damit auch Astrium ein Neustrukturierung, aus Airbus Military, Astrium und Cassidian wurde Airbus Defence and Space.

Astrium Space Transportation

Früher Bezeichnung für eine Organisationseinheit der EADS und dabei europäischer Spezialist für den zivilen und militärischen Raumtransport sowie für die bemannte Raumfahrt. Im Rahmen der mit Beginn des Jahres 2014 erfolgten Umstrukturierung und Umbenennung von EADS sind die Aufgaben von Space Transportation nunmehr Teil von Airbus Defence and Space. Die entsprechenden Abteilungen entwickeln und bauen die Trägerrakete Ariane 5, das Weltraumlabor Columbus, das unbemannte Versorgungsfahrzeug ATV (Automated Transfer Vehicle) für die Internationale Raumstation ISS, Wiedereintrittssysteme, Antriebssysteme sowie Ausrüstung für raumfahrtspezifische Anwendungen.
Als Ergänzung des Ariane 5-Programms für den Transport schwerer Lasten ist Astrium Hauptanteilseigner von Starsem (Soyus-Trägerraketen) und Eurockot Launch Services (Rockot-Trägerraketen), deren Trägersysteme optimal für den Transport kleinerer Nutzlasten geeignet sind.
EADS Astrium ist auch Hauptauftragnehmer für die ballistischen Raketensysteme der französischen Nuklearstreitkräfte. Das Unternehmen ist aktuell für Entwicklung und Bau der U-Boot-gestützten Raketensysteme M45 und M51 sowie für deren Einsatzsysteme und Wartung verantwortlich.
Rund 4400 Mitarbeiter sind für Space Transportation in Frankreich (Les Mureaux bei Paris, Aquitaine bei Bordeaux) und in Deutschland (Ottobrunn bei München, Lampoldshausen bei Heilbronn, in Immenstaad bei Friedrichshafen und Bremen) tätig.

Weitere Informationen:

ATLID

Engl. Akronym für Atmospheric Lidar; ein Rückstreulidar für EarthCARE, einer in Entwicklung befindliche meteorologische Mission von ESA und JAXA mit Start um 2015. Der vom Lidar in die Atmosphäre gesandte Laserstrahl wird von den dort vorhandenen Molekülen und Partikeln rückgestreut. Das zurückkehrende Licht wird von einem opto-elektronischen Empfänger aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt, welche letzlich Informationen über Dichte und Verteilung der vorhandenen Atmosphärenbestandteile liefern.

Weitere Informationen:

ATMOS

Engl. Akronym für Atmospheric Trace Molecules Observed by Spectroscopy; im Infrarotbereich arbeitendes Spektrometer zur Erkundung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre. Das Instrument wurde in den neunziger Jahren viermal im Space Shuttle eingesetzt.

Atmosphäre

Die überwiegend gasförmige Hülle, von der die Erde sowie andere Himmelskörper umgeben sind, und die durch die Schwerkraft (Gravitation) dieser Körper festgehalten wird.

The composition of the atmosphere

Zusammensetzung der Atmosphäre

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Quelle: Climate Change Science Program (R.o.)

Die Zusammensetzung der Atmosphäre - ihre Gase und Partikel - spielt eine entscheidende Rolle bei der Verknüpfung von menschlichem Wohlergehen mit regionalen und globalen Veränderungen, weil die Atmosphäre alle wichtigen Komponenten des Systems Erde miteinander verbindet. Die Atmosphäre interagiert mit den Ozeanen, dem Land, den terrestrischen und marinen Pflanzen und Tieren sowie den Eisregionen.

Wegen dieser Verknüpfungen befördert die Atmosphäre Veränderung. Emissionen von natürlichen Quellen und menschlichen Aktivitäten treten an der Erdoberfläche in die Atmosphäre ein und werden in andere geographische Regionen und oft in größere Höhen transportiert. Einige Emissionen erfahren chemische Umwandlungen oder werden wieder entfernt oder sie interagieren mit der Feuchtigkeit bei der Wolkenbildung und beim Niederschlag. Einige natürliche Ereignisse und menschliche Aktivitäten, die die Zusammensetzung der Atmosphäre verändern, bewirken auch eine Veränderung des irdischen Strahlungsgleichgewichts. Nachfolgende Auswirkungen auf Änderungen in der atmosphärischen Zusammensetzung schaffen vielfältige Umwelteffekte, die sowohl die menschliche Gesundheit wie auch natürliche Systeme beeinflussen können.

Die Feststellung von Trends in der atmosphärischen Zusammensetzung gehören zu den ersten Vorboten von globalen Veränderungen.

Ein Hauptmerkmal der Atmosphäre besteht darin, dass sie als Langzeitreservoir für bestimmte Spurengase dient, die globale Veränderungen verursachen können. Die lange Verweildauer einiger Gase, wie z.B. Kohlendioxid (>100 Jahre) oder Perfluorkohlenwasserstoff (>1000 Jahre) lassen den Schluss zu, dass die damit verbundenen globalen Veränderungen über Dekaden, Jahrhunderte, sogar Jahrtausende andauern können und dabei die ganze Erde betreffen können.

 

Existenz und Beschaffenheit der Erdatmosphäre haben wesentliche Auswirkungen auf die Fernerkundung. Die elektromagnetische Strahlung, die in der Fernerkundung als Informationsträger dient, muß auf ihrem Weg von der Strahlungsquelle zum Objekt und vom Objekt zum Sensor die Atmosphäre durchlaufen. Deshalb kommen für die Fernerkundung nur Wellenlängenbereiche in Betracht, in denen die Atmosphäre für die elektromagnetische Strahlung weitgehend durchlässig ist. Diese Spektralbereiche werden gemeinhin als atmosphärische Fenster bezeichnet.

Elektromagnetische Strahlung der Sonne unterliegt in der Atmosphäre teilweise einer Absorption und Streuung. Nur ein Teil erreicht die Geländeoberfläche als direkte Sonneneinstrahlung. Streuung hat großen Einfluss auf die räumliche Verteilung der Strahlung (ohne Energieverlust), Absorption verringert die verfügbare Energie und erwärmt die Atmosphäre. Beide Effekte sind wellenlängenabhängig.

Der atmosphärische Einfluss auf die kurzwellige Strahlung geht überwiegend auf die Streuung und Absorption von Luftmolekülen, Aerosolpartikeln, Wolkentröpfchen und Eiskristallen zurück. Hingegen wird die langwellige Strahlung durch Wasserdampf (H2O) und strahlungsaktive Gase (CO2, O3, N2O, CH4) verändert.

Die in der Atmosphäre gestreute Strahlung pflanzt sich teilweise nach unten fort und bestrahlt als Himmelsstrahlung die Geländeoberfläche. Direkte Sonneneinstrahlung und diffuse Himmelsstrahlung werden zusammen Globalstrahlung genannt. Ein Teil der von der Sonne einfallenden Strahlung wird aber auch von der Atmosphäre nach oben in Richtung zum Sensor hin gestreut und überlagert sich als Luftlicht der von der Geländeoberfläche reflektierten Strahlung und verringert dadurch den Kontrast der Fernerkundungsbilder. Zum Beispiel wird durch Dunst oft der Kontrast von Fernerkundungsdaten beeinträchtigt.

Die Phänomene Streuung und Absorption werden durch die Atmosphärenbestandteile verursacht. Die Dichte der Atmosphäre nimmt mit der Höhe ab. Der Einfluß der absorbierenden Moleküle in der Atmosphäre ist deshalb höhenabhängig.

  • Die permanenten Gase Stickstoff, Sauerstoff und Edelgase (z.B. Argon) kommen in allen Höhen bis 8 km zu etwa gleichen Anteilen vor und absorbieren relativ wenig; Ausnahme: O2 Absorption bei λ = 760 nm.
  • Wasserdampf nimmt bis in eine Höhe von 2,5 km exponentiell ab. Es besteht eine ausgeprägte Absorption im Infrarot und nahen Mikrowellenbereich. Darin liegt die Hauptursache für die Beschränkung der Fernerkundung auf die atmosphärischen Fenster.
  • Kohlendioxid verzeichnet Bereiche starker Absorption im Infrarot.
  • Ozon kommt v.a. in Höhen zwischen 15 und 30 km vor und besitzt eine deutliche Absorption bei λ = 9,5 µm mitten im atmosphärischen Fenster des thermischen Infrarot.
  • Aerosole; Teilchen von 0,01 bis 100 µm Durchmesser kommen als Dunst, Staub, Nebel und Wolken v.a. in niedrigen Höhen in stark wechselnder Konzentration vor und verursachen vornehmlich die Streuung der Strahlung.

Die Streumechanismen in der Atmosphäre sind untergliedert in:

  • Rayleigh-Streuung; dabei liegt die Teilchengröße weit unterhalb der Wellenlänge. Die Wellenlängenabhängigkeit bedeutet, daß kurzwellige Strahlung bedeutend stärker gestreut wird als langwellige. Die bevorzugte Streuung kurzer Wellenlängen ist der Grund für das Blau des Himmels, für das Abendrot und für das Alpenglühen. Die Rayleigh-Streuung findet vor allem an den Molekülen der permanenten Gase der Atmosphäre statt, ist in dieser Form also immer gegeben. Die horizontale Sichtweite bei reiner Molekülstreuung liegt bei 340 km.
  • Mie-Streuung; die Teilchengröße entspricht ungefähr der Wellenlänge. Sie tritt an Aerosolen auf und kann je nach Atmosphären-zustand sehr unterschiedlich sein.
  • Nichtselektive Streuung; sie findet an Teilchen statt, die groß im Vergleich zur Wellenlänge sind. Diese Streuung ist unabhängig von der Wellenlänge. Sie findet in Nebel und Wolken statt.

In der Praxis kommt es zu einer kombinierten Wirkung aller Streumechanismen.

Beobachtung und Messung von Eigenschaften der Atmosphäre erfolgt mit Fernerkundungsmethoden und in-situ-Verfahren. Während die große Stärke der Fernerkundungsverfahren im Zugang ferner (nicht-lokaler) atmosphärischer Regionen und dem schnellen Erfassen ausgedehnter räumlicher atmosphärischer Strukturen liegt, besitzen in-situ-Messverfahren Vorteile in der Messgenauigkeit der beobachteten atmosphärischen Parameter sowie in der Auflösung von kleinen räumlichen Strukturen und ihrer raschen zeitlichen Änderung. Auch können mit Hilfe von in-situ-Messungen eine größere Zahl atmosphärische Parameter mit unterschiedlichen Messmethoden erfasst werden.
So werden atmosphärische in-situ-Messverfahren bevorzugt bei meteorologischen und klimatischen Langzeitbeobachtungen, zur Emissionsüberwachung technischer Anlagen, bei der lokalen, regionalen Umweltüberwachung und beim Studium atmosphärischer Prozesse, wie die Untersuchung der mikro- und mesoskaligen Dynamik, Fragen der Wolkenbildung und des Strahlungstransportes und photochemischer Prozesse eingesetzt.
Die Wahl des Messträgers wird von den gewünschten Untersuchungen bestimmt. So sollten die zu untersuchenden atmosphärischen Regionen leicht erreicht werden können, d.h. Einsatzhöhe, Reichweite und Fluggeschwindigkeit des Messträgers müssen den Untersuchungen angepasst sein. So erlauben einerseits schnell fliegende Messträger (z. B. Raketen)
eine schnell aufeinander folgende Erfassung großer atmosphärischer Regionen, was bei manchen Untersuchungen ein großer Vorteil ist. Andererseits stellen jedoch hohe Fluggeschwindigkeiten hohe Anforderung an die zeitliche Auflösung der Instrumente, denn sie führen zu einer wesentlichen Einschränkung der erreichbaren räumlichen Auflösung bei den zu messenden atmosphärischen Parametern.

Übersicht der in der (in situ-)Atmosphärenforschung eingesetzten Luftfahrzeuge:

  • Fesselballone (Gipfelhöhe 1000 m, Tragkraft einige 10 kg), mit denen man hervorragend länger andauernde meteorologische und luftchemische Untersuchung in der planetaren Grenzschicht (auch 'Reibungsschicht', die untersten 1,5 bis 2 km der Atmosphäre) durchführen kann.
  • Drachen und Hängegleiter (v einige m/s, Gipfelhöhe einige 1000 m, Tragkraft einige kg), die u.a. schon für die störungsfreie Messung des aktinischen Strahlungsflusses als Funktion der Bewölkung und atmosphärischen Aerosolbelastung eingesetzt wurden.
  • Luftschiffe (Zeppeline) (Flughöhe einige 1000 m, Tragkraft einige 1000 kg, Reichweite einige 1000 km), die erst seit jüngster Zeit der atmosphärischen Forschung zur Verfügung
    stehen. Ihr Vorteil besteht in ihrer variablen Geschwindigkeit wodurch Lagrange-Experimente möglich sind. Bei diesen Experimenten wird das Luftschiff genau mit der Windgeschwindigkeit der Umgebungsluft über Grund bewegt, sodass das Luftschiff stets von der gleichen Luftmasse umgeben wird.
  • Flugzeuge (v einige 100 m/s, Gipfelhöhe < 21 km), die für eine Vielzahl an Forschungszielen eingesetzt werden. So dienen kleinere Flugzeuge zumeist der lokalen und regionalen Umweltüberwachung, aber auch für Untersuchungen zur mesoskaligen Dynamik, Wolkenbildung, Strahlungsbilanz, und Photochemie in der untersten Atmosphäre. Größere Flugzeuge benützt man hingegen vor allem zur Untersuchung von Prozessen von regionaler und hemisphärischer Bedeutung, wie z. B. interkontinentaler und interhemisphärische Transport von Luftschadstoffen, die Photochemie, Mikrophysik, und Transport des Ozons in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre oder die Bildung des Ozonloches. Große Flugzeuge besitzen zudem den Vorteil, dass man auf viele Messgeräte zurückgreifen und damit eine große Anzahl atmosphärischer Parameter gleichzeitig messen kann, was eine synergetische Interpretation der Messungen stark verbessert.
    Eine besonders interessante Anwendung ist hierbei die Verwendung von regelmäßig verkehrenden Verkehrsflugzeugen. Dabei werden im Rahmen des Projektes CARIBIC (Civil Aircraft for the Regular Investigation of the atmosphere Based on an Instrument Container) in-situ-Messungen von luftchemisch und klimatisch relevanten atmosphärischen Spurenstoffen auf Linienflügen der Lufthansa vorgenommen.
    Eine besondere Klasse von Forschungsflugzeugen stellen auch die russische GEOPHYSICA und die amerikanische ER-2 (NASAs zivile Version der U-2) dar, die beide ehemals zu Spionagezwecken eingesetzt wurden. Beide Flugzeuge zeichnen sich durch ihre große Gipfelhöhe (< 21 km) aus, womit die sonst nur schwer erreichbare, aber photochemisch und klimatisch bedeutsame oberste Troposphäre und untere Stratosphäre (15 – 21 km) erreicht werden können. Diese Flugzeuge wurden u.a. sehr erfolgreich zur Untersuchung der chemischen und dynamischen Prozesse eingesetzt, die zur Bildung des stratosphärischen Ozonloches im antarktischen Frühjahr führen, oder auch für Untersuchungen der klimatisch wichtigen tropischen oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre.
  • Hochfliegende unbemannte Drohnen (Gipfelhöhe 22 km, Reichweite bis zu 25000 km, v = 100 m/s, typ. Tragkraft < 500 kg), die von der NASA zur Erforschung der Dynamik und Photochemie der schwer erreichbaren subtropischen und tropischen Tropopausenregion und unteren Stratosphäre (15 – 22 km) in jüngster Zeit verwendet werden. Drohnen besitzen im Gegensatz zu den Höhenforschungsflugzeugen eine wesentlich größere Reichweite und Einsatzzeit, wodurch sich sehr entlegene Gebiete über dem Pazifik oder die Antarktis mühelos und gefahrlos erreichen und untersuchen lassen.
  • Ballone: Kleine Ballone (Tragkraft einige kg, Gipfelhöhe bis 35 km) werden von vielen Wetterdiensten für die regelmäßige meteorologische Überwachung der unteren und mittleren Atmosphäre eingesetzt. Große Ballone (Gipfelhöhe bis 45 km, Reichweite bis zu 5 Erdumläufen, Tragkraft < 2 t, v einige 10 m/s) kommen hingegen häufig zur Erforschung der stratosphärischen Ozonschicht zum Einsatz.
  • Höhenforschungsraketen (Tragkraft < 1t, Gipfelhöhe einige 100 km, Flugdauer einige 10 Minuten), die bisher vor allem zur Untersuchung der Atmosphäre oberhalb der Gipfelhöhe der Ballone ( > 45 km, d.h. in der oberen Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre, und Exosphäre) eingesetzt wurden. Ihr Vorteil besteht in ihren großen möglichen Gipfelhöhe, wodurch sich mit anderen Methoden nicht erreichbare atmosphärische Regionen untersuchen lassen.

Für die Planung von Missionen in erdnahen Umlaufbahnen (LEO), aber auch für alle Startvorgänge von Raketen und sonstigen Flugkörpern ist die genaue Kenntnis der vorliegenden Atmosphärenverhältnisse entscheidend, wobei insbesondere die Dichte einen wesentlichen Einfluss auf den aerodynamischen Widerstand hat. Aber auch Temperatur und Zusammensetzung sind wichtige Kenngrößen, beispielsweise bei der Beurteilung der Degradation von Materialien durch atomaren Sauerstoff. Auf Raumfahrzeuge zeigt sich der Einfluss der Atmosphäre im Wesentlichen in folgenden drei Punkten:

  • Bei Relativgeschwindigkeiten von etwa 8 km/s findet ein signifikanter Impuls- und Energieaustausch zwischen Strömung und Flugkörper statt. Der ausgeübte Widerstand (Drag) wird durch den Widerstandsbeiwert (Drag coefficient) cD beschrieben, der für einfache Abschätzungen zu etwa 2,2 angenommen werden kann, wobei als Bezugsfläche im Allgemeinen die in die Anströmrichtung projizierte Fläche verwendet wird. Zusätzlich verursachen die aerodynamischen Kräfte auch Drehmomente, die die Lage des Raumfahrzeugs verändern können. Beiden Einflüssen muss durch (aktive) Lage- und Bahnregelung Rechnung getragen werden.
  • Auf die Oberfläche auftreffende Gaspartikel können mechanisch oder chemisch erosiv wirken (v.a. der atomare Sauerstoff).
  • Die Atmosphäre stellt einen Reflektor für vom Raumfahrzeug emittierte Gase dar.

Weitere Informationen:

Atmosphäreneinfluss

Beeinflussung des Fernerkundungssignals in der Atmosphäre durch Absorption und Streuung. Diese Prozesse wirken kontrastmindernd. Mit Hilfe der Atmosphärenkorrektur können diese Effekte reduziert werden.

Atmosphärenextinktion

Die Extinktion der Strahlung (Absorption und Streuung) von Sonne und Gestirnen beim Durchgang durch die Erdatmosphäre. Die abschwächende Wirkung der Extinktion ist um so stärker, je länger der Lichtweg durch die Atmosphäre ist, d.h. je tiefer das Objekt am Horizont steht. Die Streuung hängt von der Wellenlänge ab in der Weise, dass kurzwelligeres Licht stärker gebrochen wird. Darum erscheinen Objekte nahe am Horizont röter als hoch am Himmel (Sonnenunter- oder -aufgang, Mond dito).

Atmosphärengezeiten

Gezeiten der Atmosphäre, verursacht durch die primären gezeitenerzeugenden Massen von Sonne und Mond; bedeutsamer noch sind die von den Massenverlagerungen der Atmosphäre, z.B. durch thermische Ausdehnung, verursachten direkten und durch Auflasteffekte verursachten indirekten Gezeiteneffekte.

Atmosphärenkorrektur

Engl. haze correction, atmospheric correction, franz. correction atmosphérique; die Beseitigung von durch Streuung und Absorption in der Atmosphäre bedingten Einflüssen (atmospheric masking) aus dem gemessenen Fernerkundungssignal nach dessen Durchgang durch die Atmosphäre.

Nach DIN 18716 Bezeichnung für "Verfahren zur Beseitigung des Einflusses der Atmosphäre bei der Bestimmung des Reflexionsvermögens des Untergrundes".

Während bei radiometrischen Messungen im Labor die spektrale Reflexion direkt durch die entsprechenden Eigenschaften des Objektes geprägt wird, wird die Reflexionsmessung im Falle eines abbildenden Fernerkundungssystems durch die Wirkung der zwischen Objekt und Sensor liegenden Atmosphäre stark beeinträchtigt. Empirische bzw. modellbasierte Korrekturen des Atmosphäreneinflusses haben daher im Bereich der quantitativ orientierten Fernerkundung, und damit auch der digitalen Bildverarbeitung, große Bedeutung.

Durch den Atmosphäreneinfluss wird die Erdoberfläche nicht nur durch direktes Sonnenlicht bestrahlt, sondern auch durch Streulicht aus der Atmosphäre (Himmelslicht). Die reflektierte oder emittierte Strahlung vom Gelände wird dann erneut durch die Atmosphäre gestreut bevor sie am Sensor ankommt. Das dort empfangene Signal ist deshalb in komplexer Weise verfälscht.

Um genaue Informationen über die Erdoberfläche zu erhalten und optische Fernerkundungsdaten überhaupt erst räumlich und zeitlich vergleichbar zu machen, muss der Einfluss der Atmosphäre korrigiert werden. Die Anwendung einer Atmosphärenkorrektur ist elementar, wenn bio- und geophysikalische Parameter wie Blattflächenindex, Anteil der photosynthetisch aktiven Strahlung, Landnutzung, Emissionsgrad oder Landoberflächentemperatur für die Modellierung und Analyse des Systems Geosphäre-Biosphäre-Atmosphäre operationell abgeleitet werden.

Korrekturmodelle gliedern sich in eine radiometrische Korrektur und einen atmosphärische Einflüsse betreffenden Teil. Der Algorithmus zur atmosphärischen Korrektur der auf den Detektor auftreffenden spektralen Strahldichtewerte setzt die Kenntnis von meteorologischen Größen aus Radiosondenaufstiegen, von horizontaler Sichtweite und optischer Tiefe voraus. Im Zuge einer atmosphärischen Korrektur wird auf Pixelebene vom jeweiligen Grauwert (digital number) ausgegangen, in spektrale Strahldichtewerte und weiter in scheinbare Reflexionsgrade transformiert, um dann mit Hilfe geeigneter Aerosol- und Atmosphärenmodelle letztendlich atmosphärisch korrigierte Grauwerte bereitzustellen.

Wenn Bodeninformationen (ground data) vorliegen, kann die Korrektur verfeinert werden. Flächen, deren Reflexion bekannt ist oder zur Zeit der Datenaufnahme gemessen wurde, werden in den Bilddaten identifiziert. Dann kann man aus dem Vergleich zwischen den gegebenen Werten der Fläche und den Bilddaten eine lokal gültige Atmosphärenkorrektur ableiten.

Die Atmosphärenkorrektur ist vor allem für periodische Beobachtungen (Monitoring) gleicher Gebiete und für die Mosaikierung verschiedener Satellitenbilddaten von Bedeutung.

Weitere Informationen:

atmosphärische Absorption

Engl. atmospheric absorption; der Verlust an elektromagnetische Energie beim Durchgang durch Partikel wie Ozon und Wasserdampf in der Atmosphäre infolge Speicherung in der Materie, Umwandlung in andere Energieformen z.B. in Wärme oder Streuung. Das Ausmaß des Verlustes wird von der Partikelgröße und der Wellenlänge der Energie kontrolliert.

atmosphärische Gegenstrahlung

Engl. atmospheric counter radiation; die gegen die Erdoberfläche gerichtete langwellige Strahlung der Atmosphäre (Wärmestrahlung im Spektralbereich 3,5 µm bis 100 µm). Sie entsteht durch die langwellige Ausstrahlung der Erde, die insbesondere von den klimawirksamen atmosphärischen Gasen Wasserdampf und Kohlendioxid absorbiert und in Wärme umgewandelt wird. Sie ist ein wichtiger Bestandteil der Energiebilanz an der Erdoberfläche und verursacht den natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt. Sie heißt Gegenstrahlung, da ihre Strahlrichtung entgegengesetzt zur Richtung der Wärmeabstrahlung der Erde verläuft.

Die im Laufe eines Jahres an einem typischen Standort in Mitteleuropa anzutreffende Variationsbreite der Gegenstrahlungsintensität reicht von unter 200 W/m² in klaren Winternächten bis deutlich über 400 W/m² an bedeckten Sommertagen. Über das Jahr und den ganzen Globus gemittelt beträgt die Intensität der Gegenstrahlung etwa 300 W/m². Im Vergleich dazu erreicht die langwellige Abstrahlung der Erdoberfläche im globalen Mittel (unter Annahme einer mittleren Temperatur von ca. 288 K) etwa 373 W/m², so dass der Erdboden im Mittel einem Verlust von etwa 70 W/m² infolge langwelliger Abstrahlung unterliegt.

global_energy_flows Globale Energieflüsse in W/m²

Global annual mean energy balance for March 2000 to May 2004 (W/m²)
'Gegenstrahlung' ist in dieser Abbildung von Trenberth als 'Back Radiation' bezeichnet.


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Quelle: The COMET Program (Zugang nach kostenfreier Registrierung)
 
Atmosphärische Grenzschicht

Engl. boundary layer, syn. planetare Grenzschicht; der an die Erdoberfläche grenzende, untere Teil der Atmosphäre. Die vertikale Erstreckung beträgt, je nach Wind- und Temperaturverhältnissen, zwischen 500 m und 2000 m. Die atmosphärische Grenzschicht ist gekennzeichnet durch starke räumliche und zeitliche Änderungen der meteorologischen Felder, ferner durch starke Vertikalgradienten in Wind-, Temperatur- und Feuchteprofilen auf. Diese Änderungen sind am größten in der Nähe des Erdbodens und an der Obergrenze der atmosphärischen Grenzschicht. Letztere wird durch einen Temperatursprung (Inversion) und eine darüber liegenden stabilen Temperaturschichtung gekennzeichnet.
In der atmosphärischen Grenzschicht finden alle Austauschvorgänge zwischen der darüberliegenden freien Atmosphäre und der Erdoberfläche statt. Dies betrifft z.B. den Energieaustausch zwischen solarer Einstrahlung, langwelliger Ausstrahlung, fühlbarer Wärme und latenter Wärme (Verdunstung) und den Impulsaustausch (Bodenreibung).

atmosphärische Streuung

Engl. atmospheric scattering, franz. diffusion atmosphérique; Prozess, bei dem die Ausbreitungsrichtung von elektromagnetischer Strahlung verändert wird. Er wird durch atmosphärische Gase (z.B. Ozon) und Aerosole hervorgerufen und steht in Abhängigkeit zur Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung.
DIN 18716definiert den Begriff als "Ablenkung der Strahlung an Partikeln, die zu einer diffusen Strahlungsausbreitung führt".

Die einfallende solare Strahlung wird auf ihrem Weg durch die Atmosphäre durch Streuungs- und zusätzlich durch Absorptionsprozesse entsprechend der Länge des optischen Weges geschwächt. Die atmosphärische Streuung variiert in den verschiedenen Spektralbereichen und steigt mit abnehmender Wellenlänge. Die Mie-Streuung und die Rayleigh-Streuung sind Formen der atmosphärischen Streuung. Die Atmosphärenkorrektur von Fernerkundungsdaten versucht den Einfluß der atmosphärischen Streuung zu eliminieren.

atmosphärischer Sounder

Spezielles mehrkanaliges Radiometer im Infrarot- und Mikrowellenbereich, das zur passiven Vertikalsondierung, d. h. zur Ableitung von vertikalen Temperatur- und Feuchteprofilen der Atmosphäre dient (z.B. ATOVS). Vom Prinzip her wird die Bandbreite der einzelnen Kanäle auf Absorptionsbanden und vertikale Konzentrationsmaxima von atmosphärischen Gasen und Wasserdampf abgestimmt, wodurch das emittierte bzw. reflektierte Signal je einem eng umgrenzten Höhenbereich zugeordnet werden kann.

atmosphärisches Fenster

Engl. atmospheric window, franz. fenêtre atmosphérique; Begriff zur Beschreibung eines Abschnittes des elektromagnetischen Spektrums, in dem Strahlung von der Atmosphäre nur schwach absorbiert wird. Innerhalb eines solchen Abschnittes (Frequenzband) sind Fernerkundungssensoren fähig, Daten über die Erdoberfläche zu erhalten. Die größten dieser Fenster befinden sich im Bereich des sichtbaren Lichts, in dem nur geringe Absorption stattfindet (z.B. durch Ozon) und im Bereich des reflektierten (auch nahen) Infrarots. Strahlen mit kürzeren Wellenlängen, wie das Ultraviolett und der Bereich der sehr kurzwelligen Röntgenstrahlen, werden von der Atmosphäre absorbiert und sind daher für die Fernerkundung weitgehend ungeeignet.

Ist die Sonne die wichtigste Quelle einkommender elektromagnetischer Strahlung, so sendet andererseits auch die Erde elektromagnetische Strahlung aus. Diese ist allerdings viel geringer und anders zusammengesetzt als die der Sonne. Der Bereich maximaler Strahlungsenergie der Erde liegt bei 9,7 µm, also im thermischen Infrarot.

Strahlungsenergie und atmosphärische Durchlässigkeit Strahlungsenergie und atmosphärische Durchlässigkeit


Quelle:
Uni Kiel, Geographie (R.o.)

Wellenlängenbereiche (Spektralbereiche) innerhalb derer die Atmosphäre für solare Ein- bzw. terrestrische Ausstrahlung durchlässig ist, treten dort auf, wo die Strahlungsabsorption durch Wasserdampf, Kohlendioxid und Ozon besonders gering ist. Von besonderer Bedeutung sind die beiden Infrarotfenster in den Wellenlängenbereichen 3,4-4,1 µm und 8-13 µm. Häufig werden nur diese beiden Spektralbereiche mit dem Begriff atmosphärische Fenster bezeichnet.
In bestimmten Bereichen des nahen Infrarotspektrums ist die Atmosphäre fast zu 100% durchlässig, so dass die FE hier mit minimaler atmosphärischer Verzerrung arbeiten kann. Das große Fenster im Infraroten wird durch die Ozonbande bei 9,6 mm in zwei Bereiche aufgeteilt (elektromagnetisches Spektrum). Dieses Fenster hat wesentliche Bedeutung für den Treibhauseffekt, denn die Zunahme der Konzentration der klimarelevanten Spurengase verursacht eine spektrale Verengung des Fensters. Damit wird die Abstrahlung des Erdbodens im IR-Bereich behindert.
Der Wellenlängenbereich von 10,5-12,5 µm wird als Wasserdampffenster bezeichnet. Besonders durch dieses Fenster kann die langwellige Ausstrahlung der Erde von Satelliten aus aufgenommen und mithilfe des Planck'schen Strahlungsgesetzes in Oberflächentemperaturen der Erdoberfläche umgerechnet werden.

Atmosphärische Durchlässigkeit Atmosphärische Durchlässigkeit


Quelle:
Uni Kiel, Geographie (R.o.)

Längere Wellenlängen im Mikrowellenbereich werden atmosphärisch kaum gestört. Außerdem können die Mikrowellen Wolken, Nebel, Rauch, Dunst und Schnee durchdringen. Allerdings verursachen starke Regenschauer bei kürzeren Wellenlängen deutliche Störungen.

Die atmosphärischen Fenster spielen in der Fernerkundung eine wichtige Rolle, denn sie werden zur Bestimmung der globalen Verteilung der Erdoberflächentemperatur von Satelliten aus benutzt. Weitere atmosphärische Fenster gibt es außerhalb des solaren und terrestrischen Spektralbereichs, z.B. im Mikrowellen- und im Radiowellenbereich.

Die diese atmosphärischen Fenster passierende Strahlung unterliegt komplexen Streuungsvorgängen, die sich wiederum wellenlängenspezifisch auswirken. So wird z.B. ein großer Teil der Strahlung des blauen Spektralbereiches bereits in der Atmosphäre an den Luftmolekülen gestreut (sog. Rayleigh-Streuung) und zum Satellitensensor zurückgestrahlt. Dieser Teil überlagert dort als "Luftlicht" (engl. path radiance) das Bodensignal und führt zu Kontrastminderungen. Deshalb wird dieser Bereich oft aus Untersuchungen herausgelassen oder erst gar nicht aufgezeichnet. Beispielsweise verzichtet der ASTER-Sensor auf dem Terra-Satelliten der NASA auf eine Aufnahme dieses Wellenlängenbereiches.

Atmosphärenrauschen

Engl. atmospheric noise; Interferenzeffekte der Atmosphäre, sowohl beim Übertragungs- wie auch beim Empfangsweg.

ATOVS

Engl. Akronym für Advanced TIROS Operational Vertical Sounder; Instrumentengruppe mit Soundern im Mikrowellen- und Infrarotbereich auf den Wettersatelliten NOAA-15 und NOAA-16, die genaue vertikale atmosphärische Temperatur- und Feuchteprofile aus bewölkten Gebieten liefern. Von besonderem Interesse sind hier die Frontalzonen, in denen unterschiedliche Luftmassen aneinandergrenzen.

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A-Train

Bezeichnung für den Formationsflug auf sonnensynchronem Orbit von einigen amerikanischen, einem französischen und einem japanischen Satelliten zur Erzielung von Synergieeffekten der dann nahezu gleichzeitigen Datenaufnahme mit. Die Zusammensetzung des A-Train variiert aus unterschiedlichen Gründen.
Alle Satelliten überqueren den Äquator innerhalb weniger Minuten um 13h30 Ortszeit und werden daher auch als Nachmittags-Konstellation (Afternoon Constellation) bezeichnet. Dies unterscheidet sie von der Vormittags-Konstellation der aktuellen Missionen Terra, Landsat-7, SAC-C, EO-1. Die Orbithöhe der Satelliten beträgt 690 km, die Bahnneigung 98,14°.

A-Train - Schematische Darstellung
A-Train_Web

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Quelle: NASA

Die internationale Nachmittagskonstellation umfasst die Missionen OCO-2, GCOM-W1, Aqua, CALIPSO, CloudSat, PARASOL und Aura.
GCOM-W1, Aqua, CALIPSO, CloudSat, PARASOL und Aura sind z.Z. im Orbit. OCO-2 soll die Konfiguration im Juli 2014 vervollständigen. Im November 2011 wurde PARASOL 9,5 km unter den A-Train abgesenkt und beobachtet aber weiterhin Wolken und Aerosole. PARASOL wird den A-Train im Spätjahr 2013 vollständig verlassen.
Die Instrumente dieser hochentwickelten Satelliten nehmen nahezu zeitgleiche Messungen zu Bewölkung, Aerosolen, Atmosphärenchemie und anderen Atmosphärenelementen vor, die für das Verständnis des Klimawandels entscheidend sind.
Der Fußabdruck von jedem der im A-Train eingesetzten Instrumente ist in der Grafik wiedergegeben: Aktive Instrumente an Bord von CALIPSO/CALIOP und CloudSAT/CPR sind mit gestrichelten Linien dargestellt. In Abhängigkeit von den beobachteten Wellenlängen ist die Bodenspur der diversen Instrumente durch unterschiedliche Farbgebung gekennzeichnet. Mikrowellen (beobachtet durch beide AMSR, AMSU-A, CPR, MLS) sind mit rötlichem bis dunklem Purpur dargestellt; solare Wellenlängen (POLDER, OMI, OCO-2) mit Gelb; solare und infrarote Wellenlängen (MODIS, CERES) erscheinen grau; andere infrarote Wellenlängen (IIR, AIRS, TES, HIRDLS) sind mit Rottönen markiert.

 

Der Begriff A-Train ist einer alten Jazzmelodie von Billy Strayhorn entlehnt, die durch Duke Ellingtons Band bekannt wurde. Der Bezug ergibt sich dadurch, dass Aqua den "Zug" anführt und Aura den Schluss bildet. Eine zweite Deutung ergibt sich aus der Bezeichnung Afternoon Constellation.

Übersicht über die A-Train-Missionen
Satellit Position innerhalb des A-Trains Aufgaben der Mission Instrumente
GCOM-W1 (SHIZUKU) Führungssatellit innerhalb der Konstellation bis zum Start von OCO-2 Beobachtung des Wasserkreislaufs AMSR-2
Aqua Ursprünglicher Führungssatellit innerhalb der Formation. Auf Synergien angelegte Zusammenstellung der Sensoren zur Untersuchung des irdischen Klimas mit besonderer Beachtung des Wassers im System Erde/Atmosphäre in allen drei Zustandformen. AIRS/AMSU-A/ HSB
AMSR-E
CERES
MODIS
CloudSat Folgt Aqua im Abstand von 30 sec bis 2 min. Der Abstand zu Aqua und CALIPSO ist zur Erzielung der Synergieeffekte besonders wichtig. Profilierendes Wolkenradar, das eine sehr genaue Untersuchung der Wolkendecke und eine bessere Abschätzung der Wolken hinsichtlich ihrer Rolle für das irdische Klima erlaubt. CPR
CALIPSO Folgt CloudSat in nicht mehr als 15 Sekunden nach. Muss seine Position relativ zu Aqua halten um Synergieeffekte zu ermöglichen. Beobachtungen des Lidar in Kombination mit passiven Bildaufnahmeverfahren werden das Verständnis für den Einfluss des Aerosols und der Wolkendecke für das irdische Klima verbessern. Insbesondere wird Aufschluss über die Interaktion der beiden Parameter erwartet. CALIOP
IIR
WFC
PARASOL Folgt auf CALIPSO nach ca. 1 min, er fliegt inzwischen etwas unterhalb des A-Train. Messungen polarisierten Lichtes ermöglicht die genauere Bestimmung von Aerosol und Wolken in der irdischen Atmosphäre, insbesondere wird die Unterscheidung nach natürlichen und anthropogenen Aerosolen möglich. POLDER
Aura Folgt auf Aqua nach ca. 15 min., überquert aber wg. eines unterschiedlichen Orbits den Äquator 8 min. nach Aqua, um Synergieeffekte mit Aqua nutzen zu können. Ausgestattet mit auf Synergieffekte zielender Nutzlast, die auf die Erkundung der horizontalen und vertikalen Verteilung der wichtigsten atmosphärischen Schmutzstoffe und Treibhausgase, sowie deren zeitliche Veränderungen ausgerichtet ist. HIRDLS
MLS
OMI
TES
OCO-2 OCO wurde beim Start zerstört
OCO-2 wird nach seinem Start Aqua um 15 min vorauseilen.
Erkundet die Konzentration des Treibhausgases Kohlendioxid 3 gr. Infrarot-Spektrometer

Die ursprünglich für den A-Train vorgesehenen Missionen OCO und Glory scheiterten aufgrund von Fehlern der Trägerraketen.

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ATSR

Engl. Akronym für Along Track Scanning Radiometer; aus zwei Komponenten ( IRR und MWS) bestehendes, abbildendes Instrument auf den inzwischen inaktiven ESA-Erdbeobachtungsmissionen ERS-1, ERS-2und als Advanced ATSR (AATSR) auf der ebenfalls beendeten Mission ENVISAT. IRR ist ein Infrarot-Radiometer, MWS ein zweikanaliger passiver Mikrowellen-Sounder. MWS ist physisch mit dem IRR verbunden, und seine Daten werden vor der Übermittlung an die Bodenstation mit den IRR-Daten vermengt.

Das Radiometer misst Oberflächentemperaturen, insbesondere der Ozeane und der Wolkenoberseiten, mit einer Genauigkeit von 0,3 °C. Die Messungen erfolgen im infraroten und im sichtbaren Bereich und besitzen eine räumliche Auflösung von einem Kilometer. Seine Daten und Bilder sind wesentliche Beiträge zum Verständnis des Weltklimas und dessen Veränderungen.

ATSR-2 für ERS-2 wurde zum Vegetationsmonitoring mit zusätzlichen Kanälen im sichtbaren Bereich erweitert.

El Niño-Beobachtung mit ATSR auf ERS-2 (1996-2003) El Niño-Beobachtung mit ATSR auf ERS-2 (1996-2003)

Das Radiometer misst die oberflächennahen Temperaturen der Ozeane mit hoher Frequenz.

Nebenstehende Animation mit den Anomalien der Meerestemperaturen dokumentiert die Entwicklung des ENSO-Phänomens von 1996 bis 2003. Besonders eindrucksvoll ist das Einsetzen der Kelvinwelle im Jahr 1997 (rotbraune Zunge im Pazifik vor Südamerika).
Weitere Informationen zu ENSO: http://www.enso.info

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Quelle: ESA
 

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ATV

Engl. Akronym für Automated Transfer Vehicle, automatischer Raumtransporter; europäischer Beitrag zur Internationalen Raumstation ISS. Das ATV hat Ver- und Entsorgungsaufgaben für die ISS und übernimmt auch die notwendigen Höhenkorrekturen der Station. Ohne die Bahnanhebungsmanöver mit den ATV und den kleineren russischen Progress-Fahrzeugen würde die ISS mit der Zeit absinken und letztlich auf die Erde fallen. Die ATV sind die technisch anspruchsvollsten Raumfahrzeuge, die je in Europa entwickelt wurden, und zugleich die größten und leistungsfähigsten Frachttransporter, die an der ISS andocken.

Der Prototyp 'Jules Verne' des ATV startete im März 2008 an Bord einer speziellen Ariane 5 von Kourou aus. In den mehreren Monaten, in denen es an die ISS angekoppelt blieb, sorgte das ATV dafür, dass die Station mit so genannten ‘Reboost‘-Manövern wieder angehoben wurde. Am Ende seiner sechsmonatigen Mission nahm das ATV Abfälle auf und verglühte kontrolliert in der Atmosphäre.
Auch das vierte Automatische Transferfahrzeug der ESA 'Albert Einstein', schloss am 2. November 2013 um 13.04 Uhr MEZ - beladen mit Abfällen - mit seinem kontrollierten Wiedereintritt in die Erdatmosphäre und sicheren Verglühen über einem unbewohnten Gebiet des Südpazifik seine fünfmonatige Mission zur Versorgung der Internationalen Raumstation (ISS) ab. Nach den bisherigen vier Starts im März 2008, Februar 2011, März 2012 und Juni 2013 erfolgte ein letzter Flug (ATV-5) im Juli 2014. Das ATV „Georges Lemaître“ transportierte eine Nutzlast von 6.500 Kilogramm zu den Bewohnern der ISS. Mit an Bord sind neben Dingen des alltäglichen Weltraumlebens wie Kaffee oder Käsespätzle und Nachschub für Treibstoff, Wasser und Atemluft auch Experimente wie der elektromagnetische Levitator EML, ein Schmelzofen, den der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst einbauen und erstmals in Betrieb nehmen wird.

Die Konzeptstudie „ATV Evolution Scenarios“ der ESA sieht das ATV als Basis zur Entwicklung zukünftiger Raumschiffe. Beweggründe sind zum einen das Auslaufen des amerikanischen Space-Shuttle-Programms im Jahre 2010, da bis zur Einführung des geplanten Orion-Raumschiffes ab 2014 nur die russischen Sojus-Raumschiffe zum Transport von Astronauten zur ISS zur Verfügung stehen und zum anderen die Unterstützung der europäischen Raumfahrtindustrie, um die Unabhängigkeit zu gewährleisten.

Der europäische Weltraumfrachter ATV
beim Laser-geleiteten Andocken an die ISS ATV beim Andocken
Kontrollierter Wiedereintritt eines ATV
in die Atmosphäre Wiedereintritt von ATV in die Atmosphäre

Nach 6 Monaten trennt sich der automatische Raumtransporter (ATV) beladen mit 6,5 t Abfall von der ISS und verbrennt vollständig bei einem geführten und kontrollierten Wiedereintritt in die Atmosphäre hoch über dem Pazifik.
In Kombination mit der neuen Ariane-5 wird der 8,5 m lange ATV Europa in die Lage versetzen, Lasten zur internationalen Raumstation zu befördern. Das druckdichte 45 m³ große Modul des ATV kann bis zu 7,2 t Ausrüstung, Treibstoff, Nahrung, Wasser und Luft für die Besatzung transportieren.

Quellen: ESA / ESA
 

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Aufklärungsflugzeug

Engl. surveillance aircraft, franz. avion de reconnaissance; Bezeichnung für ein bemanntes oder unbemanntes Militärflugzeug, das für die Aufgabe konstruiert, gebaut oder ausgerüstet ist, Informationen für die militärische Aufklärung zu beschaffen. Unbemannte Flugzeuge nennt man Drohnen. Alternativen sind andere Luftfahrzeuge wie Aufklärungszeppeline (zum Beispiel der unbemannte LEMV (Long Endurance Multi-Intelligence Vehicle)) oder Aufklärungssatelliten.
Bevor es Luftfahrzeuge gab, hatten die Aufklärung per Fernrohr von hochgelegenen Orten (Gipfeln, Türmen) aus und die Aufklärung durch Spione oder berittene Trupps größere Bedeutung als seitdem.

1280px-Lockheed_SR-71_Blackbird

 

predator

  1280px-Cubacrisis_17_Oct_1962  

Der SR-71B Blackbird (Trainingsversion) im Flug über die schneebedeckten Berge der südlichen Sierra Nevada in Kalifornien.

Quelle: Wikipedia
 

A U.S. Air Force MQ-1 Predator unmanned aerial vehicle flies near the Southern California Logistics Airport in Victorville, Cal.

Quelle: AEI
 

Luftbild vom 17.10.1962 mit Stellungen von atomaren Mittelstreckenraketen auf Kuba.

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Quelle: Wikipedia
 

Arten der Aufklärung:
Bildaufklärung
Die grundlegende und älteste eingeführte Form der Aufklärung besteht im Anfertigen von Bildern des Zielgebiets. In den Zeiten des Ballons bedeutete dies einen Mann mit Papier und Stift, der Skizzen von feindlichen Befestigungsanlagen machte. Später nahmen Flugzeuge Kameras mit in die Luft. Bis in die 1990er-Jahre war die mit superfeinem Schwarz-Weiß-Film bestückte Kamera das wichtigste Werkzeug der Aufklärung, ehe sie von der elektronischen Bilderfassung abgelöst wurde. Deren wesentlicher Vorteil liegt darin, dass sie in Echtzeit übermittelt werden kann. Infrarotsensoren und Radarsysteme können ebenfalls hochaufgelöste Aufklärungsdaten oder -bilder liefern (siehe Infrarotfotografie, SAR). Mit großen Brennweiten und hochwertigen Objektiven können Spionagesatelliten aus ihrem Orbit Aufnahmen mit einer Auflösung von weniger als 30 Zentimetern aus einer Entfernung von 250 Kilometern machen.

Strategische Aufklärung
Oberstes Ziel eines strategischen Aufklärungssystems ist es, den eigenen Kommandoautoritäten zu ermöglichen, die militärische Stärke einer Zielnation in Friedenszeiten abzuschätzen, und eine solche Aufgabe auch in einem Kriegsfall fortzusetzen. Diese Art von Mission, die über einen langen Zeitraum kontinuierlich ausgeführt wird, ist eher unter dem Begriff Überwachung bekannt.
Strategische Aufklärungsplattformen müssen so viel Information wie möglich über ein möglichst großes Gebiet bei einem einzigen Überflug sammeln; deshalb tendierte man in der Vergangenheit dazu, dafür sehr hoch fliegende Flugzeuge wie die Lockheed U-2, die Lockheed SR-71 ('SR' steht für Strategic Reconnaissance, engl. für Strategische Aufklärung) und die Mikojan-Gurewitsch MiG-25RB einzusetzen. Eine große Flughöhe hat auch den Vorteil einer minimalen Verzeichnung (= optischen Verzerrung) an den Bildrändern.
Seit Jahrzehnten stammt der Großteil der Geheimdienstinformationen, die für strategische Planung verwendet werden, von Satelliten. Die Satellitenbild-Auswerter halten Ausschau nach Indizien für militärische Expansion (etwa große Truppenbewegungen oder Aufstellung neuer Raketenbatterien) und nach militärisch bedeutsamen wirtschaftlichen Veränderungen, etwa Wochenendarbeit in Munitionsfabriken oder Umstellung ihrer Produktion auf Dreischichtenbetrieb. Die USA sammeln mit dem Spionagesystem Echelon riesige Datenmengen. Beide Informationsarten können auch der Wirtschaftsspionage dienen.

Taktische Aufklärung
Es gibt keine scharfe Grenze zwischen strategischer und taktischer Aufklärung. Im Allgemeinen wird taktische Aufklärung im Auftrag des Bodenbefehlshabers ausgeführt und zwar meist von aktuellen Varianten hochleistungsfähiger Flugzeuge wie dem Panavia Tornado und zunehmend von Drohnen. Strategische Systeme können auch für taktische Zwecke verwendet werden: Die SR-71 machten Mach-3-Aufklärungsflüge, um die feindliche Abwehr auszuspionieren, bevor die USA in den 1980er Jahren militärische Kampfhandlungen in Grenada, Libyen und Panama initiierten.
Taktische Aufklärung beinhaltet äußerst selten Überwachung; stattdessen werden die Flugzeuge beauftragt, nachrichtendienstliche Informationen über ein bestimmtes Ziel in einem kurzen Zeitabschnitt zu liefern.

Die technische Ausstattung reicht von (digitalen) Foto-Kameras über Daten- und Sprechfunkantennen, Mikrowellenempfängern bis zu Wärmebildkameras und Radar und weiteren Geräten wie Tonbandgeräten etc.

Siehe auch Stichwort Militärische Fernerkundung

Aufklärungssatellit

Engl. reconnaissance satellite, franz. satellite de reconnaissance; dt. ugs. auch Spionagesatellit, ein Kommunikationssatellit oder - mit fernerkundlicher Relevanz - ein Erdbeobachtungssatellit, der zu militärischen oder nachrichtendienstlichen Zwecken eingesetzt wird.
Die von letzteren gewonnenen Bilder liefern beispielsweise Informationen über Truppenbewegungen, Truppenstärke, Kampfhandlungen oder Ähnliches. Gleichermaßen können Informationen über zivile oder Naturkatastrophen, über Ernteaussichten usw. von nachrichtendienstlichem Interesse sein. Um eine möglichst hohe Auflösung des Zielgebietes zu erhalten, werden Aufklärungssatelliten zur Beobachtung in einen niederen Orbit abgesenkt und später wieder angehoben. Dieses Vorgehen ist sehr teuer und beschränkt die chemisch angetriebenen Satelliten stark in ihrer Lebensdauer. Es begründet jedoch in der Hauptsache den Qualitätsunterschied zu zivilen Erdbeobachtungssatelliten.

Die Technik von Aufklärungssatelliten unterscheidet sich nicht grundsätzlich von der ziviler Erdbeobachtungssatelliten. Zu einem besonderen Merkmal gehören aber Verschlüsselungstechnologien für die Datenübermittlung.

Weitere Informationen:

Auflösung

Engl. resolution; in der Fernerkundung wird von spektraler Auflösung, räumlicher Auflösung, radiometrischer Auflösung und zeitlicher Auflösung gesprochen. Heutzutage kann die Anzahl der aufgenommenen Winkel als weitere Dimension aufgeführt werden (Chris-Proba, MISR, Polderals multiangulare Systeme).
Spektrale Auflösung bezieht sich auf die Wellenlängenbereiche, die ein Sensor gleichzeitig aufnehmen kann, wichtig sind dabei die Anzahl der Spektralkanäle, ihre Breite und ihre Wellenlängenunterschiede.

aufloesungen_lres Der Begriff der Auflösung in der Fernerkundung

 

 

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Quelle: nach Jensen 2009

Das räumliche oder geometrische Auflösungsvermögen bezeichnet die schmalste lineare oder winkelmäßige Trennung zweier Objekte durch einen Sensor, die es erlaubt, ein Objekt gerade noch zu erkennen. Je feiner die räumliche Auflösung, desto schärfer die Bilder.
Die radiometrische oder dynamische Auflösung gibt an, wie gut Helligkeitsunterschiede noch messtechnisch erfassbar sind. Sie bezieht sich also auf die Empfindlichkeit eines Sensors gegenüber Unterschieden der Signalstärke. Bei einer gängigen 8 Bit-Darstellung ergeben sich insgesamt 256 Grauwerte.
Zudem ist für die Auswertung von Satellitenaufnahmen noch die zeitliche Auflösung entscheidend, also in welchen Zeitabständen ein Sensor ein bestimmtes Gebiet aufnehmen kann. Ein Satellit überfliegt eine Region nur in einem bestimmten wiederkehrenden Zeitintervall, im Falle von LANDSAT sind dies 16 Tage, d.h. alle 16 Tage wird dieselbe Fläche vom Sensor aufgenommen.

Auflösungsanforderungen

Die Anforderungen an die temporale und die räumliche Auflösung variieren stark in Abhängigkeit von den zu beobachtenden terrestrischen, ozeanischen und atmosphärischen Objekten und Prozessen.

 

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Quelle: Purkis et al. 2011

Auflösungsgrenze

Engl. limit of resolution; die Grenze des Auflösungsvermögens. Sie kann mit Hilfe von Testzeichen (Siemensstern, Foucault-Mire, ISO-Testzeichen, DIN-Testfeld usw.) bestimmt werden.

Aufnahme

Engl. data aquisition; nach DIN 18716-3 ist "die Aufnahme der Vorgang, bei dem die von der Erdoberfläche ausgehenden und am Sensor ankommende elektromagnetische Strahlung durch den Sensor erfasst und gespeichert wird. Anmerkung: Das Ergebnis des Vorgangs sollte nicht Aufnahme sondern Bild genannt werden".

Aufnahmebreite

Breite des Streifens, der von einem Satelliten bei der Erdumkreisung beobachtet wird.

Aufnahmeort

Engl. exposure station, franz. point de prise de vue; nach DIN 18716der "Ort des objektseitigen Projektionszentrums im Augenblick der Aufnahme, bezogen auf das Objektkoordinatensystem".

Aufnahmerichtung

Engl. direction of exposure axis, franz. direction de prise de vue; nach DIN 18716 die "Richtung der Aufnahmeachse im Objektkoordinatensystem".

aufsteigende und absteigende Bahn

Ein polarumlaufender Satellit bewegt sich auf einer Seite der Erde nach Norden (aufsteigende Bahn) und auf der anderen Seite Richtung Südpol (absteigende Bahn). Wenn die Umlaufbahn sonnensynchron ist, ist die aufsteigende Bahn des Satelliten meist auf der sonnenabgewandten Seite der Erde und die absteigende auf der sonnenzugewandten.

aufst_absteig Auf- und absteigende Orbits
polarumlaufender Satelliten

 

 

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Quelle: geoinformation.net

aufsteigender Knoten

Geographische Länge, bei der ein polarumlaufender Satellit die Äquatorebene in S-N-Richtung quert.

aufsteigender_knoten Aufsteigender Knoten bei polarumlaufenden Satelliten

 

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Quelle: nach Esri Support

Augenempfindlichkeit

Engl. eye sensitivity; Eigenschaft des (insbes. menschlichen) Auges, elektromagnetische Strahlung bestimmter Wellenlängen (sichtbares Licht: 350-750 nm) wahrzunehmen und als Helligkeit zu empfinden. Als absolute Augenempfindlichkeit bezeichnet man die Empfindlichkeit, die die Anzahl der Lichtquanten angibt, die zur Reizerzeugung auf der Netzhaut auftreffen müssen. Dagegen ist die spektrale Augenempfindlichkeit V von der Wellenlänge der Strahlung und ihrer Intensität abhängig. Sie besitzt ihr Maximum bei 555 nm (d.h. gelbes Licht erscheint bei gleicher Intensität heller als rotes Licht) und nimmt zum kurzwelligen (blauen) Bereich hin etwas schneller ab als zum langwelligen (roten) Bereich. Wegen der Individualität der Augen ist die Lage des Maximums nicht eindeutig und unterliegt Schwankungen. Beim Übergang vom Tagessehen zum Dämmerungssehen ist das Maximum der Augenempfindlichkeit um ca. 40 nm auf ca. 515 nm aufgrund der unterschiedlichen spektralen Empfindlichkeit von Zapfen und Stäbchen im Auge verschoben. Als Folge erscheinen die Blautöne in der Dämmerung heller. Da die Rezeptoren zudem ungleich verteilt sind, ist die Farbwahrnehmung abhängig vom Lichtreiz und vom Einfallswinkel mit dem der Beobachter den Lichtreiz sieht.

Wegen der individuell unterschiedlichen Empfindlichkeitseindrücke hat man eine genormte, dem mittleren Empfinden angepasste Augenempfindlichkeitskurve gebildet, die als Referenz für visuelle Modelle dient.

Augenempfindlichkeit Die Empfindlichkeit des menschlichen Auges

Die Empfindlichkeit des menschlichen Auges ist nicht im gesamten Bereich des elektromagnetischen Spektrums gegeben. Es ist nur empfindlich für Wellenlängen im Bereich von 380 und 780nm. Man nennt dies den sichtbaren Bereich oder 'Licht'. Und auch im sichtbaren Bereich reagiert unser Auge unterschiedlich auf verschiedene Wellenlängen. Seine Empfindlichkeit liegt bei Null an beiden Enden des sichtbaren Spektrums und hat sein Maximum bei 555 nm beim Tagessehen (photopisch) und bei 507 nm beim Nachtsehen (skotopisch).

Aus diesem Grunde ist es schwierig, Licht zu messen. Die Charakteristik eines Messinstruments muss an die des menschlichen Auges angepasst werden. Hierzu wendet man eine sogenannte V(l)-Korrektur an. Sie führt dazu, dass das Instrument bei 555 nm am empfindlichsten ist und an beiden Enden am wenigsten empfindlich.

Quelle: londonmet.ac.uk (R.o.)
 
Aura (EOS Chem)

Die Aura-Mission des Earth Observing Systems wurde im Juli 2004 mit einer Delta II-Rakete von Vandenberg, CA. gestartet. Der Satellit mit seinen vier Instrumenten (HIRDLS, MLS (EOS-Aura), OMI, TES) befindet sich auf einer polaren, sonnensynchronen Umlaufbahn. Diese verläuft in 705 km Höhe und besitzt eine Inklination von 98,2° sowie ein Wiederholzyklus von 16 Tagen. Aufgabe der Mission ist die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre und ihrer Dynamik mit besonderem Augenmerk auf die obere Troposphäre und die untere Stratosphäre (5-20 km). Es wird der Gehalt an Ozon, Aerosol und verschiedener Atmosphärenbestandteile mit Schlüsselcharakter gemessen, die alle eine wichtige Rolle für die Atmosphärenchemie, die Luftqualität und das Klima spielen. Das erhoffte bessere Verständnis vom Transport chemischer Substanzen und Luftverunreinigungen erlaubt eine angemessenere Umweltpolitik. Aura ist Teil des A-Trains.

Aura ist auch zu Anfang des Jahres 2017 noch im Einsatz und übertrifft damit seine ursprünglich auf fünf Jahre ausgelegte Missionsdauer bei weitem.

EOS Common Spacecraft mit den Sensoren der Aura-Mission

EOS Common Spacecraft mit den Sensoren der Aura-MissionQuellen: NASA / NASA
A-Train

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Ausstrahlung
  1. Strahlungsabgabe von Oberflächen entsprechend ihrer Temperatur, beschrieben durch das Plancksche Strahlungsgesetz.
  2. Energieabgabe der Erdoberfläche und der Atmosphäre an den Weltraum in Form von langwelliger elektromagnetischer Strahlung (W/m²). Die Ausstrahlung kann mit Hilfe des Stefan-Boltzmann-Gesetzes berechnet werden, vorausgesetzt sie verhält sich wie ein schwarzer Körper.
    Die Ausstrahlung hängt stark von der Wellenlänge ab. Innerhalb der atmosphärischen Fenster kann die Erdoberfläche wegen ihrer vergleichsweise hohen Temperatur viel Energie direkt an den Weltraum abgeben. In den starken atmosphärischen Absorptionsbanden des Wasserdampfes und des Kohlendioxids wird die von der Erdoberfläche emittierte Strahlung in der Atmosphäre absorbiert und die Atmosphärenschichten emittieren ihrerseits Strahlung in diesem Spektralbereich entsprechend ihrer Temperatur. Da die Atmosphärenschichten in alle Richtungen abstrahlen, gelangt ein Teil dieser langwelligen Strahlung in den Weltraum und ein anderer Teil wird zur Erdoberfläche zurückgestrahlt (atmosphärische Gegenstrahlung). Die Ausstrahlung hat wesentliche Bedeutung für die Strahlungsbilanz der Erdoberfläche und der Atmosphäre. In klaren Nächten verursacht sie eine starke Abkühlung der Landoberflächen durch die stark negative Strahlungsbilanz. In wolkigen Nächten wird die Ausstrahlung wesentlich reduziert, da die Wolken die langwellige Strahlung durchweg absorbieren und damit keine atmosphärischen Fenster mehr existieren.
Ausstrahlungs- oder Emissionsvermögen

Die Strahlungsenergie eines Objekts verglichen mit der Energie eines Schwarzen Körpers (auch: Plankscher Strahler) mit derselben Temperatur; sie wird als Kennziffer angegeben. Nach dem kirchhoffschen Strahlungsgesetz ist für jeden Körper bei jeder Wellenlänge und in jeder Richtung das Emissionsvermögen für thermische Strahlung proportional zu seinem Absorptionsvermögen.

Auswerteverfahren

Wichtigste Methoden der Auswertung von Bilddaten sind: Bildverarbeitung, analoge, analytische bzw. digitale Auswertung, Bildtransformation und Bildinterpretation sowie Einschneide-Bildmessung und Stereophotogrammetrie.

Auswertung

Engl. processing and interpretation, franz. évaluation et interprétation; allgemein alle Maßnahmen, aus Bildern, hier von Luft- und Satellitenbildern, irgendwelche Werte zu entnehmen sowie diese bereitzustellen und weiter zu bearbeiten. Dazu gehören Bildinterpretation, Bildinterpretation, Bildtransformation, (geometrische) Bildmessung und die bildliche, graphische oder digitale Ausgabe der Ergebnisse (Auswerteergebnisse). Die Ziele, die bei der Bildauswertung verfolgt werden, können sehr vershieden sein. Sie reichen beispielsweise von der Messung einzelner geometrischer Größen bis zur Analyse komplexer sozioökonomischer Zusammenhänge. Entsprechend groß sind die eingesetzten Methoden und Hilfsmittel.

In der Vielfalt der Auswerteprozesse kommen drei Grundaufgaben immer wieder vor. Einmal wird von der menschlichen Fähigkeit Gebrauch gemacht, "Bildinhalte" wahrzunehmen, sich bewusst zu machen und daraus Schlüsse zu ziehen. Die Vorgänge werden unter dem Begriff visuelle Bildinterpretation zusammengefasst. Dann werden die zwischen den Bildern und den abgebildeten Objekten bestehenden geometrischen Beziehungen genutzt, um geometrische Größen abzuleiten. Die geschieht durch photogrammetrische Auswertung. Und schließlich werden die vielfältigen Möglichkeiten der rechnerischen Verarbeitung herangezogen, um aus vorliegenden Bilddaten gewünschte Informationen zu extrahieren. Dazu dienen die Verfahren der digitalen Bildverarbeitung.

In der Praxis sind diese einzelnen Verfahren meist eng miteinander verknüpft, gehen vielfach ineinander über oder laufen gleichzeitig ab. Vor allem darf nicht übersehen werden, dass auch die Ergebnisse rechnerischer Prozesse in aller Regel abschließend in Bildform wiedergegeben werden, sei es auf dem Monitor oder auf Papier. Sie werden damit selbst wieder zum Gegenstand der visuellen Bildinterpretation.

Nach DIN 18716 steht der Begriff für die "Gesamtheit der Vorgänge zur Aufbereitung, Analyse und Interpretation der digitalen Bilddaten".

Automatische Klassifizierung

Prozess, bei dem Daten nach bestimmten Kriterien automatisch oder halbautomatisch gruppiert werden, im Gegensatz zu rein manuellen Methoden. Dabei wird jedes Pixel mit jeder klassenspezifischen Signatur verglichen. Der Vergleich läuft in einem Computer ab, der einen vorher festgelegten Algorithmus zur Klassifizierung verwendet. Wenn ein Pixel einer Klasse zugeordnet ist, erhält es den Wert in der entsprechenden Zelle des 'klassifizierten' Bildes. Die üblichsten Verfahren sind: Minimum Distance (to Means) Classifier, Parallelepiped Classifier, und (Gaussian) Maximum Likelihood Classifier.

AVHRR

Engl. Akronym für Advanced Very High Resolution Radiometer; abbildender multispektraler Sensor (6 Kanäle im sichtbaren und infraroten Bereich) auf der Serie der polarumlaufenden Satelliten der NOAA (POES).
Der erste AVHRR-Sensor wurde im Oktober 1978 mit dem TIROS-N-Satelliten (Satellitenserie der NOAA) ins All befördert und hatte 4 Kanäle. AVHRR/2 folgte im Juni 1981 auf der NOAA-7-Plattform und hatte bereits 5 Kanäle. Die dritte Version AVHRR/3 (mit nunmehr 6 Kanälen) startete im Mai 1998 mit NOAA-15. Ein weiteres Instrument wurde im Oktober 2006 mit dem Satelliten Metop A (EUMETSAT) in Orbit gebracht.
AVHRR hat im Subsatellitenpunkt eine räumliche Auflösung von etwa 1 km und beobachtet als eine Art "Weitwinkel-Sensor" die grosse Streifenbreite von etwa ±2500 km. AVHRR-Daten werden oft zum großflächigen Monitoring von Vegetation genutzt.
Bilder des AVHRR liefern u.a. Informationen über das Vorkommen, die Art und Höhe und den Aggregatzustand (Wasser/Eis) der Wolken, Schwebstoffe in der Atmosphäre, außerdem Meeresoberflächentemperaturen, zur Eisverteilung auf den Ozeanen und der Vegetation. AVHRR-Daten sind besonders für die Erforschung des Klimawandels wichtig, da mittlerweile eine lange Datenreihe dieses Sensors vorliegt.
AVHRR-Bilder können während des Satellitenüberfluges direkt mit APT- oder HRPT-Anlagen empfangen werden.

avhrrRGB

AVHRR Farbkomposit
vom 17.03.2004 09:59 UTC (NOAA 17)

Rosa: Wasserwolken (u.a. Mittel- und Osteuropa).
Türkis: Eiswolken (südliches Mitteleuropa), bzw. Schnee am Boden (u.a. England, Schottland, südliches Frankreich, Pyrenäen, Alpen)

Das AVHRR/3 kann Bilddaten in sechs Spektralbereichen im sichtbaren, im nahen und im thermischen Infrarot erzeugen, doch können maximal nur die Daten von fünf Spektralkanälen gleichzeitig übertragen werden. Die Auswahl der zu übertragenden Kanäle trifft der jeweilige Satellitenbetreiber unter Berücksichtigung des Sonnenstandes über dem Überflugsgebiet. Die Breite des Bildes von AVHRR/3 beträgt etwa 3000 km. AVHRR-Bilder ergänzen konventionelle Beobachtungen, aber wegen ihrer höheren geometrischen Auflösung auch die Bilder der geostationären Wettersatelliten.

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Quelle: DWD
 

Weitere Informationen:

Azimut
  1. Die Richtung, in die eine Antenne ausgerichtet werden muss, um ein Satellitensignal zu erhalten. Das Azimut wird als Winkel von Norden über Osten d.h. im Uhrzeigersinn positiv über 360° gezählt.
  2. Der Winkel zwischen Nordrichtung und einem Satelliten oder anderen Objekt.
  3. Bezeichnung für die Flugrichtung bei der Aufnahme von SAR-Bildern im Unterschied zur Entfernungsrichtung quer dazu, fachsprachlich Range-Richtung.
AZUR

Erster deutscher Satellit mit Start im Jahre 1969. Er diente der Erforschung des Sonnenwindes und dessen Einwirken auf das Erdmagnetfeld.

Weitere Informationen: Astronews