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Radar- und Mikrowellenband zwischen 33,0 GHz und 36,0 GHz.
In der digitalen Bildverarbeitung
Bezeichnung für eine segmentierte Speicherung einer Grauwertmatrix. Gegenüber
einer zeilenweisen Speicherung hat die gekachelte Speicherung in quadratischen
Segmenten identischer Größe (meist angegeben über Kantenlänge von 2n Pixeln)
zahlreiche Vorteile in der Zugriffsgeschwindigkeit, vor allem bei nachfolgenden
Operationen wie einer ausschnittsweisen Bildschirmdarstellung, der Bildfilterung
im Ortsfrequenzbereich, dem Aufbau von Bildpyramiden und der Bildkompression.
Bei großen Geodatensätzen (Vektor- und
Rasterdaten) wird das Gesamtgebiet häufig
in Kacheln unterteilt, um einerseits die Erfassung und Primärbearbeitung zu
verteilen und zu optimieren, andererseits um das Datenhandling in der Abgabe
zu erleichtern, nicht zuletzt aufgrund von Kapazitätsgrenzen vorhandener Speichermedien
und der Anwendungssoftware sowie zum effektiven Transfer via Internet. Dazu
kann die Kachelung schematisch (z.B. über das Gradnetz oder Gitternetz) oder
inhaltsspezifisch (z.B. in kompakte geographische oder administrative Segmente)
erfolgen.
Abgleichvorgang der Messgenauigkeit eines Instruments mit einem bekannten Standard.
Öffnungswinkel eines Kameraobjektivs
Syn. Band; in der Fernerkundung
ein genau definierter Bereich des elektromagnetischen
Spektrums. Für den Empfang und die digitale Speicherung von Signalen in
solchen Bereichen ist der jeweils spezielle Sensor
eines Satelliten zuständig. Dabei werden
der aufgenommenen Strahlungsintensität in jedem Kanal Werte von 0 bis 255 zugeordnet.
Ordnet man nun jedem Wert eines Kanals einen bestimmten Grauwert zwischen schwarz
(=0) und weiß (=255) zu, so kann man ein Bild der aufgenommenen Strahlung
erhalten.
Insofern unterscheidet sich das "Wahrnehmungsvermögen" von Sensoren
von dem einer Fotokamera, bei der mit der einfallenden Strahlung ein
Film belichtet wird.
Der amerikanische Landsat-TM-Sensor erfaßt
unter anderem jeweils getrennt rotes, grünes und blaues Licht, d.h. der Bereich
des sichtbaren Lichts wird in drei Farbbereichen bzw. in drei Kanälen
getrennt aufgenommen. Durch additive Farbmischung dieser drei Kanäle (blau+grün+rot=weiß;
es können immer nur drei Kanäle gleichzeitig dargestellt werden!) entsteht ein
scheinbar natürliches Bild.
Eine schwerwiegende Unterbrechung der Funktionsfähigkeit einer Gemeinschaft
oder Gesellschaft, die umfangreiche Verluste an Menschenleben, Sachwerten und
Umweltgütern verursacht und die Fähigkeit der betroffenen Gesellschaft,
aus eigener Kraft damit fertig zu werden, übersteigt. Bei großen
Katastrophen kann sich das betroffene Gebiet i.d.R. nicht mehr aus eigener Kraft
helfen und benötigt Hilfe von
außen.
Eine Katastrophe ist eine Funktion im Risikoprozess. Sie entsteht aus der Kombination
von Gefahren, Anfälligkeiten und unzureichenden Kapazitäten oder Maßnahmen,
um die möglichen negativen Folgen eines Risikos zu reduzieren.
Weitere Informationen:
Syn. Risikomanagement; das systematische Management von Verwaltungsentscheidungen, Organisation, operationellen Kompetenzen und Fähigkeiten, um politische Prozesse, Strategien und Bewältigungskapazitäten einer Gesellschaft oder Gemeinschaft zu implementieren, um die Auswirkungen von Naturgefahren und ähnlichen Umwelt- und technologischen Katastrophen zu verringern. Dies beinhaltet alle Arten von Aktivitäten, einschließlich technischer und nichttechnischer Maßnahmen, um negative Effekte von Gefahren zu vermeiden (Vorbeugung) oder zu begrenzen (Schadenminderung und Vorbereitung auf den Katastrophenfall). Wichtiger Bestandteil sind Frühwarnsysteme und ausgearbeitete Katastrophenpläne für Entscheidungsträger und die Bevölkerung.
Eine besondere Stellung beim Katastrophenmanagement haben Fernerkundungsverfahren. Deren Möglichkeiten, die von der Vorhersage etwa von Niederschlägen mit Satellitenbeobachtungen oder Radar bis zur Verwendung von GPS zur Lokalisierung von Einsatzfahrzeugen bei der Katastrophenhilfe reichen, werden heute intensiv erforscht und zur Einsatzfähigkeit entwickelt. So können Satellitenaufnahmen nicht nur zur Erkundung schwer zugänglicher Gebiete dienen, sondern sie bieten darüber hinaus zahlreiche Einsatzmöglichkeiten direkt bei Eintritt einer Katastrophe.
Die folgende Tabelle listet Einsatzmöglichkeiten von Fernerkundungstechniken im Katastrophenmanagement auf. Manche dieser Möglichkeiten sind derzeit noch nicht bis zur Einsatzreife entwickelt. Z.B. können Satellitenbilder üblicherweise noch nicht in Echtzeit zur Verfügung gestellt werden. Andererseits bieten Technologien wie GIS und GPS, vor allem in ihrer Kombination, neue Möglichkeiten zur Verbesserung des Einsatzes von Hilfsfahrzeugen.
| Katastrophenursache | ermittelbare Parameter | Sensoren/Satelliten |
|---|---|---|
| Erdbeben | Topographie digitale Höhenmodelle Zustandsveränderungen (Interferometrie) |
SPOT Landsat TM ERS-1/-2 Radarsat |
| Dürre | Niederschlag Vegetationsindex Vegetationszustand Bodenfeuchte |
NOAA-AVHRR SPOT Landsat TM Meteosat, MSG |
| Flut (u.a. Hochwasser) | Niederschlag Topographie Wolkenbedeckung Überflutungsflächen Schneebedeckung Bodenfeuchte |
NOAA-AVHRR ERS-1/-2 Meteosat, MSG |
| Vulkanausbrüche | Deformationen Aufwölbungen Eruptionswolken Oberflächentopographie Hangneigungen |
ERS-1/-2 SPOT Landsat TM |
| Stürme (Wind, Sandstürme) | Wolkenbedeckung Windfelder Luftdruck Niederschlag |
Meteosat, MSG NOAA-AVHRR ERS-1/-2 GOES |
| Wildfeuer | Oberflächentemperaturen Vegetationsindex Topographie |
NOAA-AVHRR ERS-1/-2 SPOT Landsat TM |
| Hangrutschungen | digitale Geländemodelle Bodenfeuchte Niederschlag Zustandsveränderungen |
SPOT Landsat TM ERS-1/-2 |
| Massenschädlinge | digitale Geländemodelle Vegetationszustände Bodentemperatur Klimafaktoren |
NOAA-AVHRR ERS-1/-2 SPOT Landsat TM |
Weitere Informationen:
Das Monitoring (Überwachung) von katastrophenträchtigen Regionen bzw. Erscheinungen, z.B. von Vulkanen mit ihren präeruptiven Äußerungen (vulkanische Erdbeben, Aufbeulung der Erdkruste, verstärkte Gasemissionen, Aufheizung u.a.). Für Vulkane, die nicht mit konventionellen Methoden überwacht werden, erlaubt die Fernerkundung durch Satelliten nicht nur komplementäre Beobachtungen, sondern bietet auch neue Methoden, z.B. die Veränderung von Krustendeformationen über das synthetische Apertur-Radar. Daneben betrifft die satellitengestützte Vulkanüberwachung vor allem den Nachweis von Eruptionen, Überwachung thermischer Veränderungen sowie Überwachung der Eruptionssäulen. Gleichfalls zum Objekt des Katastrophenmonitorings gehören technologische Gefahren und Katastrophen (Dammbrüche, Terrorattacken).
Die wichtigsten Faktoren, die den Nutzen der Fernerkundungsdaten im Bereich von natürlichen und technologischen Gefahren bestimmen sind Massstab, räumliche, spektrale und zeitliche Auflösung, ferner Flächenabdeckung, radiometrische Eigenschaften, Datenkosten und -verfügbarkeit. Gerade in diesem Aufgabenfeld steigert sich die Bedeutung und der Wert der Fernerkundungsdaten durch sachkundige Interpretation in Verbindung von herkömmlichen Karten und bodengestützten Daten. Eine Extraktion der Informationen und deren Integration in ein GIS kann für die humanitäre Hilfe von großer Bedeutung sein.
Die Bedeutung von Sensoren im sichtbaren Teil des Spektrums ist wegen der häufigen Wolkenbedeckung von Vulkanen eingeschränkt. Radarsatelliten erlauben Datengewinnung bei jedem Wetter, können aber keine thermische Strahlung aufnehmen. Multispektrale Sensoren mit hoher räumlicher Auflösung eignen sich weniger gut zu einer häufigen Überwachung von Vulkanen als Sensoren mit geringer Auflösung.
Der Vulkan Piton de la Fournaise auf Réunion (21,2°S, 55,7°E)
Bildfolge von thermischen Anomalien, aufgenommen mit dem Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) an Bord von Terra. Die roten Punkte mit den grünen Ringen belegen die Eruptionen im Januar 2002. Quelle: http://earthobservatory.nasa.gov/ |
Auch ENSO-begleitende Katastrophen (z.B. Waldbrände, Hochwasser, Dürren, Stürme) sind wie das Ozean/Klima-Phänomen selbst Gegenstand intensiven FE-Monitorings. Weitere Einsatzmöglichkeiten der Fernerkundung im Katastrophenmonitoring ergeben sich aus der Tabelle beim Stichwort Katastrophenmanagement.
Bis in die jüngere Vergangenheit hinein wurde bei Katastrophen mit Satellitenfernerkundung allerdings eher experimentell in der Nachsorge reagiert. Erst vor kurzer Zeit sind Weltraumagenturen wie NASA und ESA, koordiniert durch das globale Komitee der erdbeobachtenden Weltraumagenturen CEOS, sowie kommerzielle Datenanbieter dabei, sich stärker auf die Bedürfnisse von Anwendern in Hilfsorganisationen oder Versicherungen einzustellen. Sie entwickeln Hilfen für die Risiko- und Vulnerabilitätskartierung und Strukturen für raschere Informationsdienste. Eine operationelle Informationsversorgung bleibt Zukunftsaufgabe, da ein Beobachtungssystem aus einer ausreichenden Zahl von Satelliten für zivile Zwecke nach dem Muster der Wettervorhersage bislang fehlt.
Weitere Informationen:
Im Kontext der nachhaltigen Entwicklung umfasst Katastrophenvorsorge alle Elemente,
die darauf ausgerichtet sind, Katastrophenanfälligkeit und Katastrophenrisiken
in einer Gesellschaft zu minimieren, die negativen Effekte eines Schadensereignisses
zu vermeiden (durch Prävention) oder zu begrenzen (durch Vorsorge, Schadenminderung
und Notfallplanung).
Katastrophenvorsorge besteht aus:
Weitere Informationen:
Radar- und Mikrowellenband, dessen Wellenlängenbereich von 10.900 bis 36.000 MHz reicht.
Grundlegende, 1609 und 1619 von Johannes Kepler veröffentlichte Gesetze zur Beschreibung der Planetenbahnen bei ihrer Bewegung um die Sonne. Sie gelten jedoch ebenso für die Bahnen künstlicher Satelliten und anderer Raumflugkörper.
Erstes Keplersches Gesetz: Die Planeten bewegen sich auf Ellipsenbahnen, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht.
Zweites Keplersches Gesetz: Die Verbindungsgerade Sonne-Planet überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen.
Flächensatz und Bewegung auf einer Ellipsenbahn
Quelle: unbekannt |
Drittes Keplersches Gesetz: Zwischen der Umlaufzeit T und der großen Halbachse r besteht bei allen Planeten die gleiche mathematische Beziehung: r3/T2 = konstant.
Kepler gelangte als Assistent des dänischen Astronomen Tycho Brahe an dessen umfangreiche und für die damalige Zeit besonders präzisen Aufzeichnungen der Planetenbewegungen. Schwerpunkt war dabei der Mars. Dessen Bahn hat von allen damals beobachtbaren Planeten die größte Exzentrizität (Brennpunktsabstand/große Ellipsenachse). Nur dadurch waren die Abweichungen von der Kreisbahn mit den damaligen Mitteln nachweisbar. Aus diesen Beobachtungen leitete Kepler seine Gesetze ab.
Die theoretische Begründung für die Keplerschen Gesetze lieferte rund 50 Jahre später Isaac Newton (1643 – 1727) mit seinem Gravitationsgesetz. Danach hängt die Anziehungskraft zwischen zwei Himmelskörpern (aber auch zwischen beliebigen Körpern) von deren Massen ab und verringert sich mit dem Quadrat des Abstandes.
| Johannes Kepler (1571-1630)
Kepler war einer der wenigen, der sich zu Gunsten von Galileos 
Quelle: http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap010114.html |
Die von Kepler für die Planetenbewegung um die Sonne empirisch gefundenen Gesetze lauten, übertragen auf die Bewegung eines Satelliten um die Erde:
vom Geozentrum zum Satelliten überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen.Syn. Klassifizierung; Zuordnung von Daten zu Klassen mit bestimmten einheitlichen Eigenschaften, bei der Fernerkundung die Zuordnung von Bildpunkten in bestimmte Kategorien oder Klassen, um eine thematische Wiedergabe zu erzielen. Oft ist die Klassifikation eine Verbindung aus Aggregation (Zusammenfassung) und Generalisierung (Vereinfachung) von Primärdaten. Bei Fernerkundungsdaten ist diese Kombination der Regelfall. Im ersten Schritt (Aggregation) fassen Bildauswerter oder ein Computersystem die mit einem spektralen Aufnahmesystem gemessenen Reflexionsgrade von beispielsweise verschiedenen Gattungen von Laubbäumen zusammen und bilden daraus den Cluster 'Laubwald'. Im zweiten Schritt (Generalisierung) werden die originalen Daten (Primärdaten) anhand dieser Cluster automatisch vereinfacht. Dabei werden Straßen, Bäche oder Eisenbahngleise mit Laubbäumen an beiden Seiten je nach Vereinfachungsmethode ggf. zu Laubwald.
Weitere Informationen: Rechnergestützte Bilddatenanalyse im Umweltmonitoring: Zum Einsatz wissensbasierter Klassifikationen und Veränderungsanalysen mit handelsüblicher Fernerkundungssoftware; Dissertation an der Fakultät für Geowissenschaften der Ruhr-Universität (Chr. Lechtenbörger)
Der Vergleich der konkreten Ausprägungen der spektralen Meßwerte
aller Pixel mit den individuellen spektralen
Signaturen der thematisch definierten Klassen gilt als eigentlicher Klassifikationsschritt.
Jedes Pixel wird hinsichtlich der Ähnlichkeit mit allen Signaturen überprüft
und entsprechend einer der Kategorien zugeordnet. Dabei ist zwischen einer Anzahl
von spezifischen Klassifikationstechniken zu unterscheiden.
Zu ihnen zählen:
Engl. classified images, interpretierte Bilder mit ausgewählter Information, wie z.B. Vegetationstypen.
Syn. Klassifikation; eine
Methode der Bildverarbeitung, die
dazu dient, in Rasterbildern mit Hilfe
von Algorithmen Muster, d.h. Flächen mit gleichen Eigenschaften zu ermitteln,
z.B. Erkennen von Wald, Gewässer etc. in Satellitenbildern. Mittels Klassifizierung
werden einzelne Pixel eines digitalen Bildes
einer bestimmten Klasse zugeordnet, z.B. aufgrund spektraler
Signaturen, d.h. aufgrund der unterschiedlichen Reflexionseigenschaften von Objekten.
Um Rasterbilder klassifizieren zu können, müssen die Sensoren
der Satelliten in der Lage sein, verschiedene
spektrale Signaturen zu unterscheiden, und - abhängig von der Klassifizierungsart
- müssen Trainingsgebiete definiert
werden.
Die Klassifizierung kann automatisch (unüberwacht) oder interaktiv (überwacht) mit Hilfe von Trainingsgebieten erfolgen, die typische Repräsentationen der einzelnen Klassen beinhalten.
In der Fernerkundung werden zwei Arten
von Klassifizierung unterschieden:
Die überwachte Klassifizierung, bei der für jede Objektklasse eine Musterklasse
bestimmt wird. Aus diesen Musterklassen wird wiederum der Klassifikator bestimmt.
Jedes Element außerhalb einer Musterklasse wird sodann mittels dieser Entscheidungsfunktion
des Klassifikators auf Grund seiner typischen Geländeinformation (z.B. spektrale
Signatur bei Multispektralbildern) einer Objektklasse zugeordnet. Ein Objekt weist daneben noch andere Merkmale auf, die bei einer Klassifikation berücksichtigt
werden können, beispielsweise Textur, Musterung, Größe, Form, Orientierung,
Zeit und Merkmale wie Winkel, Enden und Kanten. Eine überwachte Klassifikation
kann hierarchisch oder iterativ durchgeführt werden. In beiden Fällen werden
für ausgesuchte Areale des Bildes Trainingsdaten gewonnen und danach das gesamte
Bild klassifiziert.
Die unüberwachte Klassifizierung unterscheidet sich in Hinblick auf die
überwachte darin, dass keine Geländeinformation und keine Anzahl der Objektklassen
benötigt wird. Mittels eines Klassifikators (z.B. ein Abstandsmaß) wird iterativ
jedes Bildelement einer Teilgesamtheit zugeordnet. Diese Teilklassen besitzen
jedoch noch keine Objektidentität.
Die einzelnen Flächen lassen sich jedoch nicht immer zu einem bestimmten
Zeitpunkt unterscheiden, sondern in manchen Fällen nur, wenn sie zu verschiedenen
Zeitpunkten der Wachstumsperiode untersucht werden (multitemporale Klassifizierung).
Einige ungelöste Probleme der Klassifizierung:
Im Wesentlichen sind die für klimatologische Aufgaben genutzten Fernerkundungssysteme identisch mit denen, die mit meteorologischer Zielsetzung (s. Meteorologie und Fernerkundung ) verwendet werden. Dies gilt auch weitgehend für die beobachteten Parameter, allerdings mit anderer Schwerpunktsetzung und anderen Raum- und Zeitskalen. Natürlich nutzt die Klimaforschung weiterhin und in sinnvoller Ergänzung zu den Fernerkundungsmethoden diverse in situ-Messungen (Bodenstationen, Ozeanwetterschiffe, Radiosondenstationen, phänologische Gärten).
Ergänzt werden meteorologische Parameter durch solche, die mittel- bis längerfristige Aussagen über Klimaentwicklung erlauben. So ist für das volle Verständnis des irdischen Klimas das Monitoring aller Komponenten des Systems Erde zumindest in Teilen vonnöten, einschließlich ihrer Interaktionen. Dazu gehören:
Schließlich müssen im Zusammenhang mit äußeren Klimaantrieben (external forcing) Veränderungen der Solarstrahlung, der Erdbahnparameter und auch menschliche Aktivitäten berücksichtigt werden.
Für die Betrachtung von Klimaveränderungen werden lange Beobachtungszeitreihen der verschiedenen Parameter benötigt. Fernerkundung, insbesondere Satellitenfernerkundung kann diese erst seit wenigen Jahrzehnten bereit stellen. Die aktuellen Daten müssen daher durch die Ergebnisse von älteren, konventionellen Messungen und die Einbeziehung von indirekten Methoden der Datengewinnung (Proxydaten wie Warvenchronologie, Korallenanalyse) ergänzt werden.
Weitere Informationen:
Bezeichnung für eine statistisch signifikante Variation entweder des mittleren Klimas oder seiner Variabilität, die über eine längere Periode (typischerweise Dekaden oder länger) anhält. Klimawandel kann auf natürliche interne Prozesse oder auf äußere Antriebskräfte oder auf anhaltende (persistente) anthropogene Veränderungen der Zusammensetzung der Atmosphäre oder der Landnutzung zurückgeführt werden (IPCC, 2001).
Weitere Informationen:
Syn. Klumpenanalyse, engl. cluster analysis, eine unüberwachte Klassifizierung; sie ist ein Verfahren zur rein statistischen Berechnung von Klassen. Dabei geht man zunächst von einem beliebigen Merkmalsvektor als Mittelpunkt einer ersten Klasse aus. Anhand ausgewählter Zuweisungskriterien werden dann die weiteren Merkmalsvektoren auf ihre Zugehörigkeit zu dieser Klasse geprüft. Eine neue Klasse wird erzeugt, wenn die Kriterien nicht erfüllt werden. Das Verfahren läuft meist iterativ bis eine Abbruchsregel (maximale Anzahl der Iterationen, Anteil unveränderter Zuweisungen nach einem Durchlauf) eintritt.
Farbloses und geruchloses Gas mit großer Treibhauswirkung. In die Atmosphäre wird zusätzliches Kohlendioxid durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen und von organischem Material eingetragen. Es besteht aus einem einzelnen Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen.
Klares und geruchloses Gas, das durch unvollständige Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen entsteht. Kohlenmonoxid ist kurzlebig und kommt in der unteren Atmosphäre vor.
 |
Visualisierte Kohlenmonoxiddaten von MOPITT
Der Sensor MOPITT an Bord des Nasa-Satelliten Terra hat die ersten Daten zu einer globalen Gesamtschau von Kohlenmonoxid in der Atmosphäre zusammengetragen.
Quelle: http://earthobservatory.nasa.gov/ |
Gesamtheit aller Prozesse, durch die Kohlenstoff und seine chemischen Verbindungen in der Geosphäre umgesetzt werden. Die Bedeutung des Kohlenstoffs gründet sich darauf, daß er Bestandteil aller organischen Verbindungen ist. Somit stellt der Kohlenstoffkreislauf einen der wichtigsten Kreisläufe des Lebens dar. In der Atmosphäre befinden sich die Kohlenstoffvorräte in gasförmigem Zustand. In der Hydrosphäre kommt Kohlenstoff in gelöstem Zustand vor, in anorganischen und organischen Verbindungen. Fest gebunden ist der Kohlenstoff in der Pedosphäre (Humus, Biomasse) und in der Lithosphäre (Kohle, Erdgas, Erdöl, Carbonatgesteine).
Das natürliche Gleichgewicht des atmosphärischen Kohlenstoffkreislaufs wird insbesondere durch die ansteigenden CO2-Emissionen als Folge des zunehmenden Verbrauchs fossiler Brennstoffe gestört. Die Rodung der Tropenwälder sowie die Verbrennung von Biomasse führt zu einem zusätzlichen indirekten Anstieg des atmosphärischen CO2, da diese Pflanzen nicht mehr an der Photosynthese teilnehmen. Obwohl ein Großteil dieser CO2-Menge wieder in den Ozeanen aufgenommen wird, steigt der Kohlenstoffgehalt (in Form von CO2) in der Atmosphäre an.
Zur Quantifizierung der terrestrischen Kohlenstoffquellen und -senken (z. B. CO2, CH4) ist der Aufbau eines Expertensystems zur Erstellung der jährlichen Bilanz der Kohlenstoffflüsse notwendig (Kyoto-Protokoll). Ein solches Expertensystem wird im Augenblick am Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (PIK) in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M, Hamburg) entwickelt und wird im Rahmen einer Kooperation mit dem DFD in den nächsten Jahren getestet. Ziel dieser Kooperation ist die Bilanzierung des terrestrischen Kohlenstoff-Haushalts unter Verwendung von satellitengestützen Fernerkundungsinformationen und deren Assimilation in gekoppelte dynamische Vegetations- und Atmosphärenmodelle.
Die aus dem Expertensystem abgeleiteten Daten sind unter anderem die Nettoprimärproduktion (NPP) der terrestrischen Vegetation oder die NettoÖkosystemproduktion (NEP), aber auch die Abgabe von Methan in die Atmosphäre. Die Integration von Daten aus Emissionskatastern über kohlenstoffhaltige Substanzen (z.B. Methan) von landwirtschaftlichen Flächen oder aus der Viehzucht in die Atmosphäre stellt eine weitere Herausforderung für die Zukunft dar, um eine realistische Kohlenstoffbilanz zu erzeugen.
Aufgrund der hohen räumlichen und zeitlichen Variabilität der terrestrischen Photosynthese, der mikrobiellen Aktivität von Bodenorganismen und der meteorologischen Parameter ist es notwendig, die in das Expertensystem eingehenden Daten flächenhaft mit ausreichend hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu erfassen. Hierfür geeignet sind Fernerkundungsdaten von polar umlaufenden Satelliten mit einer Wiederholrate von einigen Tagen (Landsat, IRS, SPOT). Daneben sollen auch die Daten geostationärer Satelliten wie z.B. "Meteosat Second Generation (MSG)" genutzt werden.
Ein Kompositbild besteht aus Pixeln, die alle aus mehreren sich überlagernden Einzelbildern ausgewählt wurden. Dazu werden diejenigen Pixel auswählt, die jeweils am ehesten bestimmten, im Voraus festgelegten Kriterien entsprechen. Zum Beispiel könnte ein Pixel mit dem höchsten NDVI ausgewählt werden, um verwaschene Pixel auszuschließen oder es werden Pixel in der Nähe des Nadirpunktes bevorzugt, um beobachtungsgeometrische Verzerrungen zu minimieren.
Kompositbild - Aufbau
Quelle: http://www.ccrs.nrcan.gc.ca/ccrs/learn/terms/glossary/glossary_e.html |
Engl. Akronym für First Korean Multi-Purpose Satellite; seit 1999 im All befindlicher Fernerkundungssatellit mit Aufgaben zu Kartographie, Landnutzung, Raumplanung, Katastrophen- und Umweltmonitoring, Monitoring mariner Resourcen, Meeresverschmutzung, Aufspürung von Chlorophyll, Beobachtung der oberen Atmosphäre. Kompsat-1 umrundet die Erde auf einem sonnensynchronen Orbit (Inklination 28°) in 685 km Höhe. Die Umlaufzeit beträgt 98,5 min, der Wiederholzyklus 1050 Tage.
Engl. Akronym für Second Korean Multi-Purpose Satellite; leichter, vom Korea Aerospace Research Institute KARI entwickelter und mit Unterstützung von Astrium gebauter Erdbeobachtungssatellit. Er wird vor allem hoch aufgelöste Bilder der koreanischen Halbinsel liefern mit dem Ziel, damit Karten und digitale Höhenmodelle zu erstellen. Kompsat-2 wird auf einem sonnensynchronen Orbit (Inklination 28°) in 685 km Höhe die Erde umrunden. Die Umlaufzeit beträgt 98,5 min, der Wiederholzyklus 1050 Tage. Der Start ist für Oktober 2005 vorgesehen.
Durch Abgase von Flugzeugen hervorgerufene wolkenartige, gelegentlich den ganzen Himmel überziehende Streifen in großer Höhe (Mitteleuropa: Winter >8 km, Sommer >10 km). Der Hauptfaktor für ihre Entstehung ist die Abkühlung der bei der Kraftstoffverbrennung freigesetzten Abgase, die einen hohen Wasseranteil enthalten und zusätzlich Kondensationskerne liefern. Der Wasserdampf kondensiert zuerst zu Wolkentropfen, die dann sehr schnell zu Eiskristallen gefrieren oder direkt zu Eis sublimiert.
Kondensstreifen haben daher manchmal cumuliförmige Ansätze wie Cirrocumulus, oft jedoch glatte oder zerfasernde Ränder, die typisch für Eiswolken wie Cirrus bzw. Cirrostratus sind. Kondensstreifen können in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit in der Flughöhe einige Minuten bis mehrere Stunden lang den Himmel überziehen, an einzelnen Tagen auch bis zu 10% der Himmelsfläche.
Die Langlebigkeit der Kondensstreifen, wird stark durch die Gegebenheiten der Atmosphäre und insbesondere deren Schichtungsstabilität beeinflusst. An erster Stelle steht die Temperatur, da bei etwa -40 °C eine obere Grenze für die Herausbildung von Kondensstreifen besteht. Der genaue Wert hängt von zahlreichen Faktoren wie der Art des Treibstoffs oder der Luftfeuchte ab, wobei trockene Luft dazu führt, dass sich die Kondensstreifen gar nicht erst ausbilden oder sich recht schnell wieder auflösen. Dies ist bei etwa 80 % der Kondensstreifen mit einer Lebensdauer von unter einer bis wenigen Minuten der Fall. Bei feuchter Luft kann diese hingegen mehrere Minuten bis Stunden betragen, was ein Anzeichen für eine Wetterverschlechterung ist.
Aus Kondensstreifen können sich gewöhnliche Cirruswolken bilden, deren Ursprung aus Kondensstreifen dann nicht erkennbar ist. Auch können die sonstigen Aerosolpartikel der Flugzeugabgase noch über Tage und vergleichsweise großräumig die Wolkenbildung verstärken.
Die künstlichen Kondensstreifen bedecken einen kleinen Teil des Himmels und reduzieren damit durch Reflexion an ihrer Oberseite tagsüber die Sonneneinstrahlung. Andererseits reduzieren sich durch die Reflexion der terrestrischen Ausstrahlung auch die natürliche Abkühlung der Erde, tragen also zur atmosphärischen Gegenstrahlung bei und beeinflussen damit die Albedo der Erdoberfläche. Zudem können sie auch die Kondensation natürlich vorhandenen Wasserdampfes stimulieren. Es wird daher vermutet, dass das Klima durch die Kondensstreifen des Flugverkehrs beeinflusst wird. Die Stärke dieses Effekts und seine Rolle in Bezug auf die globale Verdunkelung bzw. auch globale Erwärmung sind bisher noch weitestgehend unbekannt, es wird jedoch lokal ein Einfluss auf die Globalstrahlung von bis zu 2 W/m2 geschätzt.
Von großer Bedeutung sind auch chemischen-physikalischen Eigenschaften der Abgase, sowie die Höhe ihrer Freisetzung. Die Wirkung der hier freigesetzten Abgase ist eine gänzlich andere als am Boden, da die Atmosphärenchemie hier unter anderem aufgrund der selteneren Niederschläge und deren Auswaschungseffekten wesentlich empfindlicher auf äußere Einflüsse reagiert.
Da die Stratosphäre bzw. die obere Troposphäre auch zunehmend stärker in den Fokus der Klimaforschung gerät, wird in diesem Zusammenhang auch der Luftverschmutzung durch den Flugverkehr eine immer entscheidendere Rolle zuteil.
Weitere Informationen: Kondensstreifen (DLR, Inst. für Physik der Atmosphäre)
Normalerweise bezogen auf Rasterdaten, die Oberflächeneigenschaften wie z.B. Höhenwerte angeben. Die Daten können jeden positiven und negativen Wert annehmen.
Engl. contrast; allgemein die Differenz zwischen zwei Grauwerten, Verhältnis von hellem zu dunklem Bildpunkt, z.B. bei benachbarten Pixeln, oft auch bezogen auf die Summe der beiden betrachteten Grauwerte.
Unmittelbar nördlich des Äquators gelegene Küstenstadt in Französisch Guyana, in der Frankreich 1964 ein Raketenabschussgelände aufbaute. Seit 1977 diente es nur noch dem Abschuß der Ariane Raketenserie, die von der ESA entwickelt und von Arianespace kommerziell betreut wird. Künftig werden auch Vega- und Sojus-Raketen von Kourou aus gestartet.
Unter Sicherheitsgesichtspunkten bietet Französisch Guyana aufgrund seiner dünnen Besiedlung und der fehlenden Gefahr durch Wirbelstürme und Erdbeben große Vorteile. Dazu kommen Vorteile durch seine äquatornahe Lage (s. Bildtext).
Zusätzlich zu seinen vielen europäischen Kunden übernimmt Kourou auch Startaufträge für industrielle Kunden aus den USA, Japan, Kanada, Indien und Brasilien.
Kourou - Geographische Lage
Quelle: http://www.eumetsat.de/en/mtp/
images/kourou_loc.gif |
Weltraumbahnhof Kourou
Quelle: http://www.americas-fr.com/geographie/photos/guyane-kourou.jpg |
|
Aufgrund seiner geographischen Lage hat Kourou mehrere wichtige Vorteile für den Start von Satelliten. Sicherheitsgründe legen einen Verlauf der frühen Flugphase über dem Ozean nahe. Dies ist in Kourou in nördlicher Richtung für die polarumlaufenden Satelliten und östlicher Richtung für die geostationären Satelliten möglich. Besondere Vorteile bestehen für die geostationären, über dem Äquator zu platzierenden Satelliten. Ihr Abschuß in Richtung Osten wird durch die Erdumdrehung unterstützt (Schleudereffekt). Durch die äquatornahe Lage ist diese Unterstützung nahe an ihrem Optimum. Ein Start vom nur auf 5°3' N gelegenen Kourou ermöglicht ein direktes Erreichen der geostätionären Umlaufbahn und spart Treibstoff, der von einem polnäheren Startplatz zur Reduzierung der Bahnneigung nötig wäre. Der geringere Treibstoffverbrauch kommt der Verweildauer im All zugute. |
|
Weitere Informationen:
Geographisches Informationssystem
(GIS), welches sich speziell auf Fragestellungen in Krisengebieten bezieht.
Das Informationssystem besteht aus Berichten, Luftbildern
und Satellitenbildern, daraus abgeleiteten
thematischen Karten und digitalisierten topographischen Karten sowie sozioökonomischen
Daten wie Bevölkerungszahl, Anzahl zerstörter Häuser usw., die
geographisch korrekt zugeordnet sind. Ein GIS erlaubt es, diese verschiedensten
Datensätze zu verschneiden und mit einem Informationsgewinn zu visualisieren,
damit eine effektive Unterstützung bei Entscheidungsprozessen entsteht.
Ein solches KIS wurde bereits vom Space Application Institute (SAI) in Zusammenarbeit
mit dem DFD zur Unterstützung des Wiederaufbaus in Kosovo erstellt.
Satellitenbilder können wertvolle Informationen für die Organisation
und das Management verschiedenster humanitärer Einsätze in Krisensituationen
oder im Katastrophenfall liefern. Oft ist dabei wichtig, dass die Information
sehr rasch und mit hoher Genauigkeit bereitgestellt wird, wie z.B. im Falle
einer Überschwemmung. Da die heutigen Erdbeobachtungssatelliten oft nicht
für eine solche schnelle Reaktion ausgelegt sind, bedarf es einer guten
Vorausplanung.
| Satelliten-Beobachtungsmaßstäbe zur Erfassung einer Krise oder Katastrophe 
Quelle: http://www.caf.dlr.de/caf/anwendungen/umwelt/krisen |
Neben der Bereitstellung krisenrelevanter Informationen spielt auch deren schnelle Verfügbarkeit im betroffenen Gebiet eine wichtige Rolle. Für diesen Zweck entwickelt das DLR einen sogenannten Mobile Client, der den Krisenhelfern vor Ort den Zugriff auf eine zentrale Datenbank ermöglicht und umgekehrt auch aktuelle Lageberichte und im Krisengebiet erhobene Daten in das System einspeisen kann. Die Mobile Clients bestehen aus einem Notebook, einem GPS Empfänger, einer digitalen Kamera sowie einem Mobil-/Satellitentelefon und Internet für den Datentransfer.
Weitere Informationen:
Mit den anderen Bestandteilen des Erdsystems in Wechselbeziehungen stehender
Bereich, der gefrorenes Wasser in Gestalt von Schnee, dauerhaft gefrorenem Boden
(Permafrost), Treibeis und Gletschern umfasst. Fluktuationen in der Ausdehnung
der Kryosphäre verursachen Veränderungen des Meeresspiegels, welche
sich wiederum direkt auf die Atmosphäre und die Biosphäre auswirken.
Die erste Version des europäischen Satelliten Cryosat
für die Beobachtung der Kryosphäre wurde 2005 aufgrund eines Raketenversagens beim Start zerstört. Ein zweites Exemplar ist in Bau. Der amerikanische
ICESat ist seit 2003 im Orbit.
Link zur täglich aktualierten Darstellung der Kryosphäre: The Cryosphere at a Glance (NSIDC, USA)
Mikrowellenbereich zwischen 12,4 GHz und 18 GHz (1,7 - 2,4 cm; Angaben schwankend).
Beispielsweise benutzt das Radaraltimeter auf den ERS-Satelliten einen Ku-Band-Sender mit 13,8 GHz, der senkrechte Mikrowellen abstrahlt und die Laufzeit des Echos misst. Daraus lassen sich Daten über Wellenhöhe, Wind, Meerespiegelhöhe, Gezeiten, Eisflächen und Geoidgestalt ableiten.
Engl. cubic convolution; Resampling, bei dem der neue Grauwert als lineare Kombination der Grauwerte der 16 nächsten Nachbarn des alten Rasters berechnet wird.
Punkt, an dem ein Satellit seine höchste Position erreicht.
Strahlung mit Wellenlängen,
die kürzer als die des sichtbaren Lichts
sind oder auch dieses noch mit umfassen. Zur kurzwelligen Strahlung gehört
die ultraviolette Strahlung mit Wellenlängen von 315 nm* bis
380 nm (UV-A), 280 nm bis 315 nm (UV-B) und 100 nm bis 280 nm (UV-C). Röntgen-
und Gammastrahlung besitzen noch kürzere Wellenlängen.
Die Sonne sendet überwiegend kurzwellige Strahlung mit einer Wellenlänge
zwischen 10-7 m und 10-5 aus. Die maximale Intensität
liegt bei 5 · 10-7 m im sichtbaren Spektralbereich (grün).
Hier liegt auch die maximale Empfindlichkeit des menschlichen Auges.
*1 nm ist 10-9 m oder 10 Å (Ångström)
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