Transformationsprozess von Pixelkoordinaten in eine beliebige Kartenprojektion.

Im Juni 2003 gestartete Marsmission der ESA. Mars Express trägt sieben Instrumente und bis zum Erreichen des Mars das Landemodul Beagle 2. Zu den Zielen der Mission gehören die Suche nach Wasser, Verständnis für den Verlust an Wasser und Atmosphäre, Erkenntnisse über die innere Struktur des Planeten und seine geologische Geschichte, Suche nach Zeichen vergangenen oder aktuellen Lebens, Kartierung des Planeten in 3D mit großer Auflösung.

Mars Express führt nach Erreichen des Mars im Dezember 2003 als Orbiter seine Fernerkundungsaufgaben durch. Das Landemodul Beagle2, kurz vor Erreichen des Mars von Mars Express zur eigenständigen Landung abgestoßen, wurde im Februar 2004 offiziell als verloren erklärt, nachdem bis dahin jegliche Kontaktaufnahme fehlgeschlagen war.
Die Primärmission des Orbiters war beginnend mit Juni 2004 auf ein Marsjahr (etwa 23 Erdmonate) ausgelegt. Sie wurde zwischenzeitlich bereits mehrfach verlängert, zuletzt bis 2012 mit einer Option auf 2014.

Der Mars Express Orbiter an der Spitze der letzten Stufe (Fregat) der Sojuz-Startrakete. Fregat lieferte den Hauptteil der Geschwindigkeit, die nötig war, Mars Express auf seine Reise zu schicken. Für Orbitkorrekturen nach dem Abstoßen von Fregat hat der Orbiter einen bordeigenen Antrieb.

Mars Express im Marsorbit mit den 20 m langen Antennen des MARSIS-Radars. Das MARSIS-Radar wurde speziell dafür konstruiert, nach Wasser und Eis im Marsboden zu suchen. Eine zweite Aufgabe ist die Sondierung der Ionosphäre.

Dieses Bild eines brüchigen Kraters in der Nähe von Valles Marineris auf dem Mars wurde von der High Resolution Stereo Camera (HRSC) an Bord von Mars Express aufgenommen.

Weitere Informationen:

• Mars Express - Startseite (ESA)
• Mars Express - Startseite (DLR)
• Mars Express - Startseite (NASA JPL)
• ESA Science & Technology: Mars Express

Engl. Akronym für Millimeter-Wave Atmospheric Sounder; ein passives, die Erdatmosphäre horizont-sondierendes Mikrowellenspektrometer. Er misst die thermische Millimeterwellen-Strahlung bei 61, 62, 63, 183, 184 und 204 GHz im Höhenbereich zwischen 10 und 100 km. MAS ist Teil der ATLAS-Nutzlasten des Space Shuttles und wurde im Rahmen der Missionen ATLAS-1 (1992), ATLAS-2 (1993) und ATLAS-3 (1994) eingesetzt.

Engl. computer vision; die rechnerische Analyse von einem oder mehreren Bildern oder einer Bildfolge. Über die Analyse erkennt man wichtige abgebildete Objekte und bestimmt deren Position und Raumlage in unserer dreidimensionalen Umgebung. Sie liefert eine ausrei-chend detaillierte symbolische Beschreibung der Objekte. Maschinelles Sehen umfasst folgende Verfahren:

• Bildverarbeitung (image processing) - die Veränderung von Bildern durch Computer. Viele Operationen dienen dazu, um Störungen zu besseitigen, das Aussehen zu verändern, Objektmerkmale zu extrahieren und zu klassifizieren, die Daten zur Speicherung und Über-tragung zu komprimieren u.w.
• Mustererkennung (pattern recognition) - die Identifizierung von Objekten aufgrund ihrer Merkmale.
• Merkmalsextraktion (feature extraction) - jener Teil der Bildverarbeitung, in dem Messungen verarbeitet werden, um dadurch Bereiche und Objekte sowie geeignete Informationen aus Bildern abzuleiten.
• Künstliche Intelligenz (KI; artificial intelligence) - interdisziplinäres Forschungsgebiet, das Problemlösungen anstrebt, so wie ein Mensch eine bestimmte Aufgabe auf intelligente Weise löst. Da Sehen eine komplexe Wahrnehmungsaufgabe ist, stellt es ein zentrales Problem der KI dar. Wichtige Teile sind Beschreibung, Wiederfinden und Erweiterung des Wissens.

1. Ein System von Elementen, bei dem die Elemente üblicherweise in m Zeilen und n Spalten angeordnet werden. Die Elemente können Zahlen, Größen, Mengen, Funktionen usw. sein.
2. Raster, dessen Bildpunkte Zeilen und Spalten zugeordnet werden können.

Digitale Fernerkundungsdaten bestehen aus solchen zweidimensionalen Anordnungen von Zahlenwerten (Digital Numbers, DN). Abhängig von der Wahl des Datentyps können die DN einer Matrix Werte aus einem unterschiedlichen Bereich annehmen. Zur Visualisierung einer Matrix als Bild werden die DN in Grauwert-Abstufungen umgewandelt. Im Fall von 8-bit-Daten wird ein Pixel mit DN = 0 schwarz dargestellt. DN = 255 entspricht weiß, DN = 128 entspricht 50% grau.

Grauwerte-Matrix Digitale Fernerkundungsdaten bestehen aus einer 2-dimensionalen Anordnung von Zahlenwerten (Digital Numbers, Abk. DN). Diese 2-D Anordnungen von Zahlen werden als Matrizen (Sg. Matrix) bezeichnet. Zur Visualisierung einer Matrix als Bild werden die DN in Grauwert-Abstufungen umgewandelt. Im Fall von 8-bit-Daten wird ein Pixel mit folgenden Werten dargestellt: DN = 0 (schwarz), DN = 255 (weiß), DN = 128 (50% grau). Zu größerer Darstellung bitte anklicken! Quelle: http://mars.geographie.uni-halle.de/geovlexcms/golm/geofern/bildverarbeitung/matrix

Engl. maximum likelihood classifier; in der Fernerkundung eine überwachte Klassifizierung nach der Methode der größten Wahrscheinlichkeit. Dabei prüft eine statistische Entscheidungsregel die Wahrscheinlichkeitsdichte, mit der ein Pixel zu den Klassen mit der vorgegebenen A-priori-Wahrscheinlichkeit gehört und weist es der Klasse mit dem höchsten Wert zu.
Im Gegensatz zur Minimaldistanz-Klassifikation wird hier nicht mit mehrdimensional isotroper Distanz operiert, sondern es geht auch die multivariate Streuungsinformation als Richtungsdifferenzierung im Merkmalsraum mit ein.
Während der Rechenaufwand dieser Technik hoch ist, sind auch die Klassifikationsergebnisse in der Regel denen alternativer Ansätze überlegen. Zusätzlich besteht auch noch die Möglichkeit statistischer Qualitätsaussage hinsichtlich der Klassifikation jedes einzelnen Pixels aufgrund der bekannten Verteilungseigenschaften, die aus der mehrdimensionalen Stichprobe der Trainingsgebiete geschätzt werden.
Somit können bewußt Qualitätsentscheidungen getroffen werden, wie etwa Pixel mit weniger als 95% Sicherheit als "nicht klassifiziert" zu identifizieren. Ebenso können auch a-priori Wahrscheinlichkeiten etwa auf Grund des vorab bekannten Anteiles einzelner Klassen innerhalb des Untersuchungsgebietes festgelegt werden.
Die Maximum-Likelihood-Methode ist die genaueste Klassifizierung, da sie die meisten Variablen berücksichtigt.

EU-Projekt zur Erforschung von ozeanischen Riesenwellen.

Weitere Informationen:

• MaxWave - Startseite (GKSS)
• Seeungeheuer gibt es doch: ESA-Radarsatelliten entdecken „Monsterwellen“ (ESA)

Engl. median; der Wert in einer Verteilung, für den genausoviele Mitglieder der Verteilung unterhalb wie oberhalb dieses Wertes liegen, z.B. für die Verteilung der Grauwerte eines Bildes.

Das Medspiration Projekt ist eine europäische Initiative zur Zusammenführung von Daten über die Meeresoberflächentemperatur (SST, Sea Surface Temperature), die unabhängig voneinander mit verschiedenen Satellitensystemen mehrerer Raumfahrtagenturen gewonnen werden. Die auf diese Weise neu geschaffenen Datenprodukte repräsentieren die bestmögliche Wiedergabe der SST in Echtzeit und können beispielsweise in Ozeanvorhersagemodelle eingegeben werden. Gebietsmäßig decken die Daten den Atlantik mit benachbarten Meeresgebieten und das Mittelmeer ab. Medspiration ist ein Beitrag zum weltweiten GODAE/GHRSST-PP-Projekt.
Perspektivisch ist Medspiration als Vorläuferprojekt für meeresbezogene Dienste innerhalb von GMES zu sehen.

Weitere Informationen:

• Medspiration - The European Service for Precise Sea Surface Temperature (Projektseite)
• Medspiration - A Precursor to the GMES Marine Core Service Sea-Surface Thematic Assembly Centre (esa bulletin 132, November 2007)

s. Ozeanfarbe

Objektgerichtetes, auf Meeresgebiete der Erde bezogenes Aufgabenfeld der Geodäsie. Ihre Ziele sind die Vermessung und Abbildung von Meeresoberfläche und Parametern des Erdschwerefeldes (Äquipotentialflächen) sowie deren zeitlichen, z.B. gezeitenbedingten, Änderungen. Höhenunterschiede zwischen Meeresoberfläche und einer mittleren Äquipotentialfläche sind das Oberflächenrelief, oft ungenau als Meerestopographie (Topographie: Ortsbeschreibung) bezeichnet. Die Messungen erfolgen heute fast ausschließlich mittels künstlicher Erdsatelliten (Altimetrie). Es bestehen enge Verbindungen zur Ozeanographie.
Ortung und Führung von Fahrzeugen auf den Meeren gehören nicht zur Meeresgeodäsie, sondern zur Navigation und Nautik; Seekarten dafür schafft das Seevermessungswesen.

Weitere Informationen: Der Meeresspiegel – ansteigend und fast im Lot (Wolfgang Bosch, Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut 2008)

Gezeitenwirkungen auf die Wassermassen der Ozeane. Ähnlich wie bei Erdgezeiten dargestellt, wird die Meeresoberfläche vom Gezeitenpo-tential durch Sonne und Mond angeregt; die beobachtbaren Meeresgezeiten sind jedoch entscheidend durch die Kontinente und Küsten beeinflußt, die den die Erde umrundenden Flutberg aufstauen. Dies kann in Buchten zu einem Gezeitenhub bis zu 17 m führen und daher für Gezeitenkraftwerke ausgenutzt werden. Andererseits gibt es im Ozean singuläre Punkte ohne Gezeitenhub. Stehen Sonne, Mond und Erde während der Zeit von Vollmond und Neumond auf einer Geraden, so führt dies zur (verstärkten) Springtide, stehen sie bei Halbmond im rechten Winkel zueinander, so führt dies zur (verminderten) Nipptide. Die Meeresgezeitenhöhen werden seit langem durch Pegel registriert. Sie werden u.a. auch zur Reduktion von Satellitenaltimetermessungen benötigt. Die Gezeitenwassermassen verursachen selbst ein sekundäres Gezeitenpotential und tragen durch ihre Auflast zur Deformation der Erdkruste bei (Erdgezeiten). Wegen der Bedeutung für die
Schifffahrt werden die Meeresgezeiten nach dafür angepaßten Gezeitenmodellen in Deutschland vom Bundesamt für Seeschiffahrt und Hydrographie vorausberechnet.

1. Engl. sea height; in der Altimetrie die Höhe des Meeresspiegels über einem mittleren Erdellipsoid. Begrifflich zu trennen von der orthometrischen Höhe, die ebenfalls als Meereshöhe (Höhe über dem Meeresniveau) bezeichnet wird (s.u.).
2. Engl. orthometric height; Höhe über dem Meeresniveau, besser mit Orthometrischer Höhe zu bezeichnen.

Engl. sea surface temperature (SST); vereinfacht die Temperatur, die über die von der Meeresoberfläche emittierte Strahlung gemessen wird. Der Begriff ist häufig noch vage verwendet, z.T. widersprüchlich definiert. Die Temperatur bewegt sich von ungefähr -2 °C in den Polarregionen bis zu 32 °C in den Tropen.
Da Meeresströmungen charakteristische Temperaturen besitzen, sind die SST der bevorzugte Datentyp für die Beobachtung der Meereszirkulation. Die Meeresoberflächentemperatur hat einen großen Einfluss auf den Austausch von Wärme, Feuchtigkeit, Impuls und Gasen zwischen Atmosphäre und Ozean. Satellitensensoren sind gut geeignet, die SST zu messen, da sie aus einer synoptischen Perspektive regelmäßig Daten liefern, die eine hohe räumliche und radiometrische Auflösung besitzen.
Die thermische Vertikalstruktur der obersten 10 m der Ozeane kann sehr komplex und höchst variabel sein. Der SST-Wert kann deutlich variieren, und zwar in Abhängigkeit von der vertikalen Position der Messung, des eingesetzten Sensortyps (unterschiedliche Eindringtiefen), der Tageszeit vor Ort und der lokalen Verhältnisse an der Schnittfläche Ozean/Atmosphäre. Solche Faktoren machen die Vermengung von verschiedenen Satellitendatensätzen und in situ-Datensätzen schwierig.

SST des europäischen Nordmeers in °C Die Animation ist mit Daten der amerikanischen Wettersatelliten aus der NOAA-Serie erstellt. Zeitraum: Januar 2003 - Juni 2004 Zum Starten bitte anklicken! Quelle: http://www.bsh.de

Innerhalb der oberen Wasserschicht unterscheidet man folgende Partien:

• Die sog. skin SST (SST_skin), ein Temperaturwert, der innerhalb einer dünnen Wasserschicht von ca. 50 cm Mächtigkeit im Grenzbe-reich zwischen Ozean und Atmosphäre ermittelt wird. Die Schicht ist charakterisiert durch einen starken Temperaturgradienten als Folge des Wärmeaustausches zwischen Ozean und Atmosphäre. Folglich variiert SST_skin innerhalb der Schicht mit der Tiefe.
• Die sog. interface SST (SST_int), die Temperatur einer unendlich dünnen Schicht an der direkten Kontaktzone zwischen Ozean und Atmosphäre. Diese Schicht befindet sich an der Obergrenze der oben genannten Schicht mit SST_skin, sie kann mit aktueller Technik nicht gemessen werden.
• Die sog. sub-skin SST (SST_sub-skin), ein Temperaturwert, der an der Unterseite der SST_skin-Schicht auftritt. Er ändert sich im Zeitskalen-bereich von Minuten und kann durch die Sonneneinstrahlung beinflusst werden.
• Die sog. subsurface SST (SST_depth), herkömmlich als bulk SST bezeichnet, ein Temperaturwert in einer jeweils anzugebenden Tiefe (z.B. SST_5m) unterhalb der SST_sub-skin-Schicht. Er kann stark von der lokalen Sonneneinstrahlung beeinflusst werden und ändert sich im Bereich von Stunden.

Zu den Sensoren, die satellitengestützt die Meeresoberflächentemperatur messen, gehören AATSR, AMSR, ATSR, AVHRR, SEVIRI, TMI. Sie unterscheiden sich hinsichtlich ihrer geometrischen und temporalen Auflösung, sowie ihrer Allwetterfähigkeit.
Infrarotsensoren wie AVHRR besitzen nicht die Fähigkeit durch Wolken zu 'sehen'. Der TMI auf NASAs Tropical Rainfall Measuring Mission Satellit, war das erste gut kalibrierte Mikrowellenradiometer, das durch die Wolkendecke hindurch genaue SST-Messergebnisse erzielte. NASDAs AMSR-E auf dem NASA-Satelliten AQUA war dann das erste Mikrowellenradiometer, das diese Fähigkeit weltweit einsetzte.

Zwischen der Meeresoberflächentemperatur und der Meeresoberflächentopographie besteht keine direkte Beziehung, die es erlauben würde, den einen Wert in den anderen zu konvertieren. Obwohl eine Änderung der Meeresoberflächentemperatur eine Änderung der Meeresoberflächentopographie verursacht und dies nährungsweise berechnet werden kann, so kann doch die effektive Topographie nicht aus der Temperatur alleine abgeleitet werden. Die Meeresoberflächentemperatur repräsentiert die Temperatur in den oberen Zentimetern der Wassersäule, und die Temperatur kann sich mit zunehmender Tiefe dramatisch ändern. Hingegen bezieht die über die Altimetrie ermittelte Meeresoberflächenhöhe indirekt die Temperaturen aller Tiefen ein und zusätzlich andere Parameter wie Salinität und Meeresströmungen.

Weitere Informationen:

• Physical Oceonography DAAC - Startseite (NASA JPL)
• JPL PO.DAAC Sea Surface Temperature - Links zu diversen SST-Seiten (NASA)
• Meeresoberflächentemperatur (BSH)
• Zeitreihen zu Meeresoberflächentemperaturen (DLR, WDC)

Syn. Meeresoberfläche; Grenzfläche zwischen Atmosphäre und Hydrosphäre. Der aktuelle Meeresspiegel unterliegt zahlreichen, räumlich und zeitlich stark variierenden Einflüssen. Oberflächenwellen werden durch Schwankungen des Wind- und Luftdruckfeldes angeregt. Der Meeresspiegel steigt und fällt vor allem an den Küsten durch die Anziehungskräfte von Sonne und Mond im etwa halb- und ganztägigen Rhythmus. Der Meeresspiegel tendiert dazu, Luftdruckschwankungen auszugleichen (inverser Barometereffekt). Schließlich ergeben sich Wasserstandsänderungen durch Verlagerung von Meeresströmungen und Dichteunterschiede des Wassers, die durch Veränderungen von Temperatur- und Salzgehalt verursacht werden. Sekundärkräfte wie die Corioliskraft, Reibung und Reflexion beeinflussen ebenfalls den Meeresspiegel.

Jason-1 Measurement System Quelle: http://sealevel.jpl.nasa.gov/gallery/posters/?ImageID=10

Der mittlere Meeresspiegel ist die über längere Zeiträume gemittelte Meeresoberfläche. Sie richtet sich in erster Näherung nach dem Erdschwerefeld, d.h. senkrecht zur Lotrichtung aus, fällt jedoch nicht völlig mit einer Äquipotentialfläche des Erdschwerefeldes, bzw. dem Geoid zusammen. Durch stationäre Strömungssysteme bildet sich zusätzlich eine permanente Meerestopographie von 1-2 m aus. Schließlich unterliegt der mittlere Meeresspiegel einer ständigen Deformation von ca. 0,1 - 0,2 m durch die permanente Tide von Sonne und Mond. Der mittlere Meeresspiegel wird beschrieben durch Meereshöhen (sea heights), die als Abweichungen von einem mittleren Erdellipsoid ähnliche Beträge besitzen wie die Geoidundulationen. Die genaue Kartierung des Mittleren Meeresspiegels ist durch Satellitenaltimetrie möglich. Durch den dominanten Einfluss des Erdschwerefeldes und die unregelmäßige Verteilung der Erdmassen bilden sich im mittleren Meeresspiegel tektonisch-morphologische Strukturen wie Tiefseerinnen, Bruchzonen und unterseeische Berge ab.
Die Schwerkraft ist mit Abstand der wichtigste Einflussfaktor auf die Meereshöhe, er kann bis zu 150 m betragen. Alle anderen Faktoren tragen zusammen genommen weniger als 5 m bei.

Differenz zwischen dem aktuellen Meeresspiegel und dem Geoid. Sie beträgt ca. 1 - 2 m und bildet sich durch nichtgravitative Kräfte wie hydrostatische und hydrodynamische Vorgänge aus. Die Meerestopographie läßt deshalb grundsätzlich Rückschlüsse auf Meeresströmungen zu, ist aber mit ausreichender Genauigkeit schwierig zu bestimmen. Eine geometrische Bestimmung durch Differenzbildung von Meeresspiegel und Geoid ist nur für langwellige Strukturen sinnvoll, solange das Geoid für kurze Wellenlängen keine cm-Genauigkeit aufweist. Mit Hilfe der Bahnverfolgung von Satelliten und den Messungen der Altimetrie werden Meerestopographie und Schwerefeld gemeinsam geschätzt. Das Fehlerbudget erzwingt dabei jedoch auch eine Beschränkung der Meerestopographie auf großskalige Strukturen. Die dynamische Topographie liefert nur relative Höhen und beruht nur auf hydrostatischen Annahmen. Sie kann deshalb nur einen Teil der Meerestopographie und diesen nur relativ approximieren.

Engl. Akronym für Medium Earth Orbit, syn. ICO (Intermediate Circular Orbit); mittelhohe, kreisförmige Umlaufbahn in 6.000-20.000 km Höhe. Auf MEO-Orbits befinden sich z.B. Satelliten, die für Mobilfunkdienste eingesetzt werden oder die Teil eines GPS sind und entsprechende Signale aussenden.

Im Aufbau befindliches französisches System zur operationellen Beobachtung der physikalischen Eigenschaften der Ozeane bei gleichzeitigem Einsatz von Satellitenfernerkundung und in situ-Messungen. Altimeterdaten werden von Jason-1/2 und von ENVISAT bereitgestellt, die in situ-Daten vom System CORIOLIS mit seinen Treibbojen. MERCATOR ist der französische Beitrag zum weltweiten GODAE-Projekt. Initiativmitglieder des Projekts unter dem gemeinsamen Namen Mercator Ocean sind CNES, CNRS, Ifremer, IRD, Météo-France, Shom. Diese öffentlich-rechtliche Gruppierung (GIP) führt die gewonnenen Daten in ein numerisches Ozeanmodell ein und legt jeden Mittwoch Analysen und zweiwöchige Prognosen zu wichtigen ozeanographischen Parametern (Temperatur, Salinität, Strömungen) von der Meeresoberfläche bis zum Meeresboden vor.

Schema des Mercator-Systems Quelle: http://www.mercator-ocean.fr/en/

Weitere Informationen:

Engl. Akronym für Medium Resolution Imaging Spectrometer; Nutzlast auf Envisat, hauptsächlich für die Ozean- und Vegetationsüber-wachung. Seine Bodenauflösung beträgt ca. 300 m. Das abbildende Spektrometer misst die von der Erde reflektierte Sonnenstrahlung in 15 Spektralbändern aus dem sichtbaren Spektralbereich und dem nahen Infrarot. Der Sensor ermöglicht eine weltweite Beobachtung alle 3 Tage. MERIS soll vorrangig die Ozeanfarbe auf hoher See und in Küstenregionen dokumentieren. Aus der Kenntnis der Meeresfarbe kann man auf die Chlorophyllpigment-Konzentration, die Schwebstoff-Konzentration und die Aerosolfracht über dem Meer schließen. Daneben liefert MERIS Informationen über die Höhe der Wolkenobergrenzen, die vertikale Wasserdampfverteilung der Atmosphäre und die Aerosolfracht über Land.

MERIS setzt die Forschung von MOS mit erweiterten Fähigkeiten fort. MERIS ist bezüglich seiner Spektralcharakteristiken dem MOS sehr ähnlich, jedoch zur operativen Nutzung mit einer wesentlich größeren Streifenbreite für globale Überdeckung ausgelegt.

MERIS wurde im Auftrag der ESA von Alcatel Frankreich gebaut.

Von MERIS beobachteter Teil des Spektrums Quelle: http://envisat.esa.int/instruments/meris/

Bangladesh (aufgenommen von MERIS am 8.11.2003) In dieser MERIS-Aufnahme ist das Gebiet von Bangladesh und Teile Indiens und Myanmars wiedergegeben. Der größte Teil von Bangladesh liegt innerhalb des großen, verästelten Deltabereiches der Flüsse Ganges und Brahmaputra. Der Ganges, wichtigster Fluss des indischen Subkontinents, fließt durch Bangladesh in den Golf von Bengalen. Da die Mündungsarme große Mengen von Sedimenten mitführen, dehnt sich das Delta immer weiter meerwärts aus. Die bräunliche Farbe macht den Sedimenteintrag deutlich. Das flache und tief gelegene Land des Deltas ist jährlichen Überflutungen ausgesetzt. Die Bergländer Indiens im rechten Teil des Bildes reichen bis über 2.000 m NN. Ihre Hänge sind mit dichtem, immergrünem Regenwald bestockt. Schmale Flüsse entwässern über Schluchten das Gebiet. Zum Anzeigen in höherer Auflösung hier klicken! Quelle: http://earth.esa.int/showcase/env/ (Version mit 13 MB dort downloadbar)

Weitere Informationen:

• Landbedeckungs- / Landnutzungsklassifizierung von Deutschland auf der Grundlage von Daten des Sensors MERIS (Geßner, U. 2005)
• Meris - Startseite (DLR WDC)
• Meris - Startseite (ESA)
• International Ocean Colour Coordinating Group - Startseite

Engl. feature; die Eigenschaften bzw. Ausprägungen der Objekte. Dabei wird zwischen Merkmalen des Objektes in der realen Landschaft und Merkmalen des Objektes im Produkt (Bild) unterschieden. In der digitalen Bildverarbeitung sind Merkmale die in den jeweiligen Spektralbändern eines Sensors aufgezeichneten Grauwerte, aber auch ihr Zusammenwirken als Texturen. Sie dienen zur Kennzeichnung der zu klassifizierenden Bildelemente. Die Merkmale in einem Bild variieren in Abhängigkeit von der im Bild (Produkt) enthaltenen Information (unterschiedliche spektrale und räumliche Auflösung der Sensoren).

Engl. feature extraction; Ermitteln von Eigenschaften von Objekten, wie z.B. Umfang, Fläche, Durchmesser, die zur Klassifizierung geeignet sind.

Engl. feature space; analog zu bekannten zwei- oder dreidimensionalen geometrischen Räumen durch Koordinatenachsen gebildeter Raum. Im Falle digitaler Fernerkundungsdaten entsprechen meist die Spektralbänder diesen Achsen. Die vom Sensor aufgezeichneten Signale, die auch als Grauwerte bezeichnet werden, stellen dabei die Messdimension dar. Die Darstellung erfolgt vielfach mittels Streuungsdiagrammen. Der Merkmalsraum kann eine beliebige Dimensionalität annehmen, die von der Anzahl der verwendeten Spektralbänder bestimmt wird (s. Abb. unten). Jedes Bildelement kann mit Hilfe seiner Grauwerte, die mit dem Achsenursprung einen Merkmalsvektor bilden, in diesem Raum eindeutig eingeordnet werden.

Zweidimensionaler MerkmalsraumQuelle: Lexikon der Geowissenschaften

Dreidimensionaler Merkmalsraum

Engl. Akronym für Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging; am 3. August 2004 zum Merkur gestartete NASA-Sonde im Rahmen des Discovery-Programms. Als Trägerrakete wurde eine Delta II verwendet.

Messenger soll eine umfangreiche Untersuchung des nächsten Nachbarn der Sonne und des am wenigsten erkundeten der terrestrischen Planeten, zu denen auch Erde, Mars und Venus gehören, durchführen. Dies liegt vor allem an den für Raumsonden sehr unwirtlichen Bedingungen in der Nähe der Sonne, wie der hohen Temperatur und intensiven Strahlung, sowie an zahlreichen technischen Schwierigkeiten, die bei einem Flug zum Merkur in Kauf genommen werden müssen. Selbst von der Erdumlaufbahn aus sind die Beobachtungsbedingungen zu ungünstig, um ihn mit Teleskopen beobachten zu können. Zum Beispiel würde der Spiegel des Hubble-Weltraumteleskops durch die Teilchen des Sonnenwindes großen Schaden nehmen, wenn man ihn auf einen dermaßen sonnennahen Bereich ausrichten würde.
Aus Gründen der Treibstoffersparnis mussten mehrere Swing-by-Manöver an Erde, Venus und Merkur durchgeführt werden. Dabei verlor die Sonde durch unsymmetrische Annäherung an die Planeten einen Teil ihrer Bahnenergie und wurde so abgebremst.
Das erste von drei Swing-by-Manövern am Merkur fand am 14. Januar 2008 statt, das zweite am 6. Oktober 2008 und das letzte am 29. September 2009. Bei diesen Manövern flog MESSENGER jeweils in rund 200 km Höhe über die Planetenoberfläche, führte Messungen durch und kartographierte Regionen, die während der Vorbeiflüge der Raumsonde Mariner 10 nicht erfasst werden konnten.
Am 18. März 2011 soll Messenger für ein Jahr in einen Orbit um den Planeten einschwenken. Messenger ist nach Mariner 10 die zweite Raumsonde, die den Merkur besucht und wäre die erste, die ihn als Orbiter umkreist.
Aufgaben der Mission sind die Untersuchung der geologischen und tektonischen Geschichte des Merkur sowie seiner Zusammensetzung, die Untersuchung des Magnetfelds und die Erforschung der Atmosphäre und Polarkappen des Merkur. Messenger wird dabei erstmals den Planeten vollständig kartieren können. Das Ende der Mission ist für 2012 vorgesehen. Zu den bislang noch offenen Fragen, auf die sich die Wissenschaftler des Messenger-Teams eine Antwort erhoffen, gehören: Warum besteht der Merkur, der dichteste Planet, fast nur aus Eisen? Und warum ist er neben der Erde der einzige innere Planet mit einem aktiven Magnetfeld? Wie kann der sonnennächste Planet, auf dem Tagestemperaturen von bis zu 450 °C herrschen, trotzdem in seinen polaren Krater so etwas wie Eis besitzen?
Weitere Informationen:

• Messenger - Startseite (NASA)
• Messenger - Startseite (NASA KSC)

In der Fernerkundung die Blickrichtung eines Sensors. Messungen in Okkultations- (unteres Bild) oder Limb-Beobachtungsgeometrie (oberes Bild) erlauben die Bestimmung der Zusammensetzung der Stratosphäre. Bodennahe Spurenstoffverteilungen lassen sich nur in Nadir-Beobachtungsgeometrie (mittleres Bild) bestimmen. In Okkultations-Beobachtungsgeometrie wird das Direktlicht der Sonne, des Mondes oder von Sternen gemessen. In Limb- und Nadir-Beobachtungsgeometrie besteht das Messsignal im von der Erdoberfläche reflektierten und von der Atmosphäre gestreuten Sonnenlicht (im IR- und Mikrowellenbereich wird die thermische Emission der Erde gemessen).
Darstellung der verschiedenen, in der Fernerkundung benutzten Messgeometrien:

• Limb-Messung (Horizontsondierung, Blickrichtung über den Horizont zum Rand der Atmosphärenschicht),
• Nadir-Messung (Senkrecht-Messung) und
• Okkultationsmessung

Limb-Messung Quelle: unbekannt (Hinweis auf Urheber willkommen) Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken.

Nadir-Messung Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken.

Okkultations-Messung Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken.

2001 gestartete russische Satellitenmission zu Hydrometeorologie, Klimatologie, Landoberfläche, physischer Ozeanographie, Landwirtschaft, Heliogeophysik, Weltraumumgebung und Atmosphärensondierung. Der Satellit bewegt sich in 1.018 km Höhe auf einer sonnensynchronen Umlaufbahn (Inklination 99,6°). Die Umlaufzeit beträgt 105,3 min.

Weitere Informationen: Sputnik-Server

In Meteorologie und Klimatologie nehmen Methoden der Fernerkundung eine herausragende Stellung ein. Das Ausmaß an Operationalisierung und Automatisierung in der Auswertung von Fernerkundungsdaten in diesen Feldern ist von keiner anderen Disziplin erreicht.
Wettersysteme sind großräumige Erscheinungen. Aus diesem Grund ist das Weltall ideal für ihre Beobachtung. Aus großer Höhe über der Erde liefern Wettersatelliten Bilder und andere Meßdaten, die relevante Informationen über das aktuelle Wettergeschehen und Daten für die Wettervorhersage liefern. Mit ihrem Fokus auf den dynamischen Veränderungen der Atmosphäre und auf den kurzfristigen Veränderungen von Wolken und Niederschlag, Wasserdampf, Temperatur und auch von Spurengasen und Ozon komplettieren Weltraum-basierte Fernerkundungsverfahren zusammen mit Boden- und Flugzeug-gebundenen Verfahren in idealer Weise die konventionellen in situ-Messungen der Wetterbeobachtung. Fernerkundungsverfahren zeichnen sich durch eine hohe zeitliche Verfügbarkeit und gute räumliche Auflösung aus. Teilweise sind sie aber ohne Kalibrierung mit den direkten Verfahren nicht befriedigend verwendbar.

Satelliten-basierte Wetterbeobachtung

Das Potential von Satelliten zur direkten und indirekten Wetterbeobachtung ist beachtlich und umfasst eine Vielfalt geophysikalischer Parameter. Im Hinblick auf die Atmosphäre messen Satelliten Temperatur- und Feuchtigkeitsprofile von der Oberfläche bis in über 40 km Höhe, ferner Windparameter, Niederschlag, Aerosol sowie die Konzentration von Ozon und anderen Gasen. Neben der Vertikalsondierung dienen sie auch der Bestimmung großräumiger und mesoskaliger horizontaler Feldverteilungen von interessierenden Parametern. Beispielsweise können die Verteilungen von Temperatur (Thermalbild) und Wasserdampf sowie Größen des Strahlungs- und Wärmehaushaltes (Earth Radiation Budget Experiment, ERBE) bestimmt werden.

Über den Ozeanen messen Satelliten die Oberflächentemperaturen und oberflächennahen Winde, Meereshöhe, Wellen, Eisbedeckung und Ozeanfarbe. Über den Landflächen messen bzw. detektieren sie die Oberflächentemperatur, Bodenfeuchte, Vegetations- und Schneebedeckung, Hochwasser, Waldbrände und andere Parameter.

Die meisten der Satellitenprodukte liefern eine bessere Flächenabdeckung als alternative Verfahren (vgl. Abb. unten). Insbesondere über den Ozeanen, die ca. 70 % der Erdoberfläche ausmachen, gibt es nur wenige oberflächenbasierte Beobachtungsmöglichkeiten. Über Land sind insbesondere Niederschlagsmessungen hinsichtlich ihrer Qualität häufig sehr heterogen, was ihre Vergleichbarkeit erschwert. Daneben wird in den regenreichsten tropischen Gebieten der Erde wie Südamerika und Indien kaum konventionelle Niederschlagserfassung betrieben.

Satellitenmessungen können dagegen auf großer räumlicher Skala eine kontinuierliche und flächendeckende Beobachtung liefern. Nicht nur über den Ozeangebieten sondern auch über Landgebieten können dadurch große Beobachtungslücken geschlossen werden.

Niederschlagsmessstationen des Global Historical Climatology Network (GHCN) 1992		Temperaturmessstationen des Global Historical Climatology Network (GHCN) 1992
Quelle: http://cdiac.esd.ornl.gov/epubs/ndp/ndp041/ndp041.html

Zudem werden für viele Anwendungen globale Datensätze benötigt, und diese werden über Satellitenmessungen verfügbar. Ferner ist für den operationellen Betrieb Schnelligkeit und Häufigkeit der Datenübermittlung geboten. So ist das zeitliche Auflösungsvermögen (Wiederholrate) wichtiger als das räumliche. Der moderne Meteosat-8 (MSG-1) z.B. liefert seine Multispektralbilder im 15 min-Rhythmus.

Die zeitliche und räumliche Abdeckung durch die verschiedenen Satelliten ist dabei sehr unterschiedlich. So liefern die geostationären Satelliten Messungen von 50° N bis 50° S in kurzem zeitlichen Abstand (z.B. MSG). Die polarumlaufenden Satelliten der DMSP- und NOAA-Serien sowie der TRMM-Satellit umkreisen den Globus hingegen fortlaufend mit einer Umlaufzeit von etwa eineinhalb Stunden. Daraus resultiert pro Satellit für bestimmte Gebiete maximal eine zweimalige Messung am Tag.

Insofern hat sich die Kombination von Satelliten auf geostationären und polumlaufenden Umlaufbahnen bewährt.

Die bekanntesten und seit Jahrzehnten praktizierten Messungen aus dem Weltraum sind die im optischen Bereich. Die zu Wettersatellitenbildern aufbereiteten Messergebnisse dienten ursprünglich im sichtbaren Spektralbereich als einfache Informationen über Wolkenverteilung und -arten sowie daraus ableitbare Prozesse. Heute sind solche Bilder, insbesondere von geostationären Satelliten, in verschiedenen Spektralbereichen ein integraler Bestandteil der synoptischen Meteorologie und der öffentlichen Wetterinformation.
Zu den ältesten Anwendungen der Fernerkundung gehört auch die flugzeug- und satellitenbasierte Messung der Temperatur von Erd- und Meeresoberfläche. Gemessen wird die der Temperatur proportionale langwellige Ausstrahlung der Oberfläche in den Spektralabschnitten, in denen die Atmosphäre durchlässig ist (atmosphärische Fenster). Dabei sind nicht nur Punktmessungen möglich, sondern auch flächenmäßige Scans (Abtastungen), die zu Thermalbildern führen.
Spurengasbestimmungen der Atmosphäre werden im optischen Bereich mit Hilfe sehr hoch auflösender Fourierspektrometer (FTIR) sowohl vom Boden, von Ballons als auch von Satelliten (z.B. MIPAS auf ENVISAT) aus vorgenommen.

Sehr bedeutsam sind die von Satelliten aus vorgenommenen Messungen der solaren und terrestrischen Strahlungsflüsse (Globalstrahlung, reflektierte Strahlung, langwellige Ausstrahlung, Gegenstrahlung, Strahlungsbilanz) in verschiedenen Spektralbereichen. Daraus wird die planetare Energiebilanz berechnet. Außerdem werden aus den gemessenen Strahlungsflussdichten und aus der ebenfalls möglichen Berechnung von thermodynamischen Feldgrößen Vertikalprofile von Temperatur und Feuchte vorwiegend in der Atmosphäre oberhalb der Tropopause bestimmt.

Boden-basierte Fernerkundungsverfahren bei der Wetterbeobachtung

Bodenbasierte Wetterbeobachtung ist nicht nur in situ-Messung, sondern umfasst auch Fernerkundungsverfahren. Dazu gehören Wetterradar, sowie LIDAR- und SODAR-Fernmessverfahren u.a.
Insbesondere für die Fernerkundung der atmosphärische Grenzschicht werden Sondierungssysteme (SODAR) verwendet, die auf der Ausbreitung von Schallwellen in der Atmosphäre beruhen. Im Prinzip handelt es sich dabei um ein akustisches Radar. SODAR-Geräte gelten gegenüber direkten Verfahren als vergleichbar genau und zusätzlich als kostensparend.
Verbindet man ein akustisches System mit einem Radargerät, so erhält man ein Radio Acoustic Sounding System (RASS), das die Bestimmung vertikaler Temperatur- und Windprofile ermöglicht.
Ein Spezialgebiet der Nutzung des optischen Spektralbereiches ist LIDAR, das - neben anderen Einsatzgebieten - verschiedene Fernmessverfahren für atmosphärische Gase und Aerosolverteilungen auf der Grundlage der Lasertechnik bezeichnet.

Flugzeug-basierte Fernerkundungsverfahren bei der Wetterbeobachtung

Auch bei Flugzeug-getragener Wetterbeobachtung stehen Fernerkundungsverfahren neben in situ-Verfahren. Das DLR befasst sich z.B. über das OZON-Lidar Experiment (OLEX) mit der Fernerkundung des stratosphärischen Ozons. Das Instrument dient im Übrigen auch der Validierung von SCIAMACHY-Daten. Messungen des atmosphärischen Wasserdampfes können mit Hilfe von Flugzeug-getragenen, aber auch vom Boden aus einsetzbaren Wasserdampf-Differential-Absorptions-Lidarsystemen (DIAL) des DLR erfolgen. LIDAR-Systeme werden eingesetzt um z.B. die starken Strahlströme in großer Höhe zu erfassen.

Weitere Informationen:

• Bodengebundene Fernerkundungssysteme zur Vertikalsondierung aerologischer Parameter für operationelle Anwendungen (Klimastatusbericht 2000, DWD)
• Satellitendaten für den täglichen Einsatz (DLR)
• Principles of Remote Sensing of Atmospheric Parameters from Space (ECMWF)
• Satellitenbasierte Fernerkundung klimarelevanter Parameter in der Atmosphäre im DLR (Klimastatusbericht 2004, DWD)
• Wetter und Klima - Was für Zutaten braucht eine moderne Wettervorhersage? (DLR Oberpfaffenhofen)
• Exploitation of Remote Sensing Techniques by the DWD for Early Warning of Natural Hazards (W. Benesch, DWD)
• Klimabeobachtung (DWD)
• Wetter und Klima (DLR, Institut für Physik der Atmosphäre)
• NASA's Hurricane Resource Page
• Lernmodule zur Satellitenmeteorologie bei MetEd des COMET-Programms (UCAR, Boulder)
• Linkliste zu nationalen und internationalen Gesellschaften, Behörden und Instituten mit meteorologischem Bezug (DMG)

Als Beitrag zur Welt-Wetterwacht (World Weather Watch, WWW) und zum Klimaforschungsprogramm (World Climate Research Programme, WCRP) von der Weltorganisation für Meteorologie (World Meteorological Organization, WMO) initiiertes Satellitensystem. Als solches ist es die weltraumgestützte Komponente des Globalen Klimabeobachtungssystems (Global Climate Observing System, GCOS) der WMO.

Es besteht aus zwei Teilsystemen, nämlich fünf geostationären und mindestens zwei polarumlaufenden Wettersatelliten und wird seit 1972 von der Koordinierungsgruppe für Wettersatelliten (Coordination Group for Meteorological Satellites, CGMS) abgestimmt. Die CGMS ist ein Zusammenschluss der einzelnen Betreiberorganisationen und der WMO. Das System ist derart ausgelegt, dass eine kontinuierliche und global lückenlose Erdbeobachtung gewährleistet ist.

Bis 1960 wurden Wetterbeobachtungen weltweit nur von Boden-, Flugzeug- und Ballon-basierten Systemen durchgeführt. Dies änderte sich mit dem Start des ersten amerikanischen Wettersatelliten TIROS am 1.4.1960. TIROS war ein experimenteller Satellit auf polarer Umlaufbahn, der erstmals in regelmäßigen Abständen großräumige Bilder von den irdischen Wolken- und Wettersystemen lieferte. Europas erster Beitrag zu den Weltraum-basierten Wetterbeobachtungssystemen begann mit dem Start von Meteosat-1 am 23. November 1977. Dieser Satellit war der erste auf einem geostationären Orbit, der einen Sensor im 6,3 µm-Band zur Messung des Wasserdampfes trug. Einer Einschätzung des European Centre for Medium Weather Forecasts (ECMWF) nach, gelten heutzutage die Informationen der Satellitenbe-obachtungen als wesentlichster Teil des globalen Beobachtungssystems für moderne numerische Wettervorhersage. Wie o.g. setzt die operationelle Meteorologie typischerweise zwei Typen von Satelliten zur Beschaffung der nötigen Informationen ein. Sie unterscheiden sich vor allem in Bezug auf ihre Umlaufbahncharakteristik:

Die geostationären Satelliten (z.B. METEOSAT, GOES ) sind scheinbar ortsfest in etwa 35.800 km über dem Äquator angeordnet, sodass mit einem System von 5 Satelliten die ganze Erde bis etwa 70° N/S alle 15-30 Minuten abgetastet werden kann. In Animationsmodi liefern die aus den Daten erzeugten Bilder Eindrücke von andauernden Veränderungen atmosphärischer Prozesse.
Aufgrund der Erdkrümmung ist allerdings nur ein Teil der Erdkugel bis etwa 60° N/S mit ausreichender Genauigkeit abbildbar. Die große Höhe bedingt eine relativ geringe räumliche Auflösung, und sie schließt den Einsatz von aktiven Instrumenten wie z.B. Radar aus.

Da die für das Wettergeschehen wichtigen Polargebiete somit aus dem geostationären Orbit nicht eingesehen werden können, wird das System durch polarumlaufende Satelliten z.B. TIROS-N/NOAA ergänzt. Jeder dieser sonnensynchronen, polarumlaufenden Satelliten (Höhe ca. 850 km) erfasst dagegen zweimal pro Tag die gesamte Erde in einzelnen, zeitlich versetzten Beobachtungsstreifen, die im Falle der NOAA-Satelliten eine Breite von ca. 3.000 km haben. Diese in relativ geringer Höhe fliegenden Satelliten liefern Bilder in hoher räumlicher Auflösung.

Beide Satellitensysteme liefern räumlich hoch aufgelöste Daten in verschiedenen Banden des sichtbaren und infraroten Spektrums und verfügen teilweise über atmosphärische Sounder, z.B. TOVS (TIROS), mit denen Vertikalprofile von Lufttemperatur und Luftfeuchte abgeleitet werden können. Die Wettersatelliten des globalen Beobachtungsnetzes dienen primär zur Verbesserung der Kurzfrist-Wettervorhersage (nowcasting). Regelmäßig abgeleitete Produkte sind u.a. Meeresoberflächentemperaturen (SST, Sea Surface Temperatures), die aus Wolkenbewegungen extrahierten Windfelder (CMW, Cloud Motion Winds,) sowie der Bedeckungsgrad und die Wolkenart. Daneben bestehen weitere Systeme, die mit passiven oder aktiven Mikrowellenradiometern vor allem zur Erfassung von Niederschlagsfeldern eingesetzt werden. Beispiele dafür sind das DMSP (Defense Meteorological Satellite Program) mit dem passiven SSM/I Sensor (Special Sensor Microwave/Imager) und TRMM (Radar-Niederschlagsmessung).

Die operationellen geostationären Satelliten sind: Meteosat, GOES, GMS sowie GOMS; die polarumlaufenden Satelliten sind stets zwei Satelliten der NOAA, Metop der ESA sowie METEOR oder FENGYUN.

Weitere Informationen:

• Links zu Meteorologie/Klimatologie und Fernerkundung
• WMO Space Programme - Satellite Reports (World Meteorological Organization)
• WMO - Global Observing System
• Co-Ordination Group for Meteorological Satellites (WMO)

Engl. Akronym für Meteorological Satellite; Serie von europäischen geostationären Wettersatelliten, die von der ESA ins All gebracht wurden und von der EUMETSAT betrieben werden. Meteosat ist über dem Golf von Guinea (0°/0°) in 35.800 km Höhe positioniert. Von dort nimmt er alle 30 Minuten einen Ausschnitt von der Erdoberfläche mit einer N-S und W-E-Erstreckung von 70° auf und übermittelt die Informationen zur Bodenstation. Als Teil des globalen meteorologischen Satellitensystems teilt sich METEOSAT die geostationäre Wetterbeobachtung mit vier weiteren Satellitensystemen, dem japanischen GMS, dem indischen INSAT und den US-amerikanischen GOES E und GOES W.
Sein wichtigster Sensor ist ein Radiometer, das in drei Spektralkanälen aufnimmt: im VIS (sichtbares Licht, 0,5-0,9 µm), im WV (Bereich hoher Wasserdampfabsorption, 5,7-7,1 µm) und im IR (thermisches Infrarot, 10,5-12,5 µm).

Jeder Meteosat ist für eine Arbeitsphase im All von wenigstens fünf Jahren vorgesehen. Gegenwärtig hält man zwei arbeitsfähige Satelliten im Orbit und startet einen neuen Satelliten kurz vor dem Ende des Treibstoffvorrats auf dem älteren Satelliten.

Meteosatbild vom 2.11.2003 Quelle: http://www.eumetsat.de/mdrs/img/jpg/DTOT_M_20031102_150000.jpg

Koloriertes Bild von Meteosat-7-Daten Quelle: http://www.eumetsat.de/en/area5/images/colour/m7_colour_small.jpg

Die Satelliten Meteosat 1-7 gehören zur ersten Generation. Die letzten beiden aktiven Satelliten der 1. Meteosatgeneration stehen über dem Indischen Ozean. Meteosat-7 steht auf 57,5° Ost und liefert Bilder über die Regionen um den 63. östlichen Längengrad (Ostafrika, westlicher Indischer Ozean, Mittelasien) als Ersatz für die dort ursprünglich positionierten Insat-Satelliten. Zusätzlich empfängt er Meldungen des Tsunami-Warnsystems und leitet sie weiter. Als Ersatzsatellit steht Meteosat-6 auf 67,5° Ost zur Verfügung

Meteosat Second Generation
Als Ersatz für die bisherige Reihe baut die ESA vier Satelliten MSG (METEOSAT Second Generation). Die neue Serie liefert schärfere Multispektralbilder in doppelter Häufigkeit (alle 15 statt alle 30 Minuten) und dies mit zwölf Kanälen gegenüber den bisherigen drei Kanälen.
MSG-1 wurde am 29. August 2002 gestartet und mit dem Beginn des Arbeitsbetriebes im Januar 2004 in Meteosat-8 umbenannt. Meteosat-8 steht auf 9,5° Ost und arbeitet z.Z. (2011) in einem speziellen, Rapid Scan genannten Modus und liefert alle 5 Minuten ein Multispektralbild von Europa und dem nördlichen Afrika. Er dient zudem als Backup-Satellit für den Nachfolger Meteosat-9.
Der Start von MSG-2 erfolgte am 21. Dezember 2005. Als Meteosat-9 ist er z.Z. (2011) Eumetsats Arbeitssatellit über dem Nullmeridian. Meteosat-9 liefert alle 15 Minuten ein Multispektralbild des gleichen Ausschnitts der Erde. Die Bildgröße beträgt im HRV-Kanal (SW/panchromatisch) 11136×11136 Pixel mit einer Ortsauflösung von bis zu 1×1 km² im Bereich des Bildzentrums (0° nördliche Breite, 0° östliche Länge). Die Bildauflösung würde damit einer 124-Megapixel-Digitalkamera entsprechen. Die restlichen der zwölf Kanäle erzeugen Bilder einer Größe von 3712×3712 Pixeln bei einer Auflösung von ungefähr 3×3 km² im Bildzentrum. Aufgrund der geostationären Aufnahmegeometrie nimmt die Auflösung zu den Rändern hin ab, bzw. die von einem Pixel abgebildete Fläche der Erde nimmt zu den Rändern hin zu.

Meteosat Second Generation Links: MSG auf seiner geostationären Postion über dem Äquator (künstlerische Darstellung) Rechts: Explosionszeichnung der MSG-Instrumente Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken. Quellen: CNES - EUMETSAT

Vier der zwölf Beobachtungskanäle erfassen den sichtbaren Bereich des Lichts, acht den Infrarotbereich. Zwei davon liegen in Bereichen, in denen die Absorption von Strahlung durch Wasserdampf in der Atmosphäre stark ist. Damit kann das Wettergeschehen inklusive einer Abschätzung des Wasserdampfgehaltes in verschiedenen Höhenschichten der Atmosphäre erfasst werden. Alle Kanäle zusammen schicken 20 mal mehr Daten zur Erde als die Vorgängersatelliten. Die hohe Bildwiederholfrequenz ermöglicht eine genaue Vorhersage von Windrichtung und -geschwindigkeit durch den Vergleich von zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmen in 15 Minuten Abstand. Durch die Kombination mehrerer Kanäle können unterschiedliche Wolkenarten (z. B. Eiswolken) erkannt werden. Auch Schneeflächen lassen sich damit eindeutig von Eiswolken unterscheiden.

Die Aufgaben der zweiten Generation METEOSAT in der Übersicht:

• Erzeugung von Bilddaten in zwölf Spektralbereichen mit dem abbildenden Instrument SEVIRI
• Messung des Strahlungsbilanz am Oberrand der Erdatmosphäre (GERB)
• Übermittlung der Daten zum Nutzer
  Die ursprüngliche Planung sah vor, dass MSG die von EUMETSAT in Darmstadt aufbereiteten Daten in hoher (HRIT) bzw. niedriger (LRIT) Übertragungsgeschwindigkeit zum Nutzer überträgt. Wegen Ausfalls des Senders an Bord von METEOSAT 8 werden die Daten über EUMETCast zum Nutzer übertragen. Bei den Satelliten der Ersten Generation erfolgt die Übertragung der aufbereiteten Daten digital (PDUS) oder analog (SDUS) über METEOSAT zu den Nutzern
• Übermittlung von Daten automatischer Wetterstationen (DCP), z.B. von Bojen
• Übermittlung von weltweiten Wetterbeobachtungsdaten und Vorhersagen an Wetterdienste, insbesondere in Afrika (MDD)
• Übermittlung von Signalen von Notfallsendern für Such- und Rettungsdienst (Search & Rescue)
• Archivierung der Daten

Insgesamt ist Start und Betrieb von 4 MSG-Satelliten vorgesehen, womit eine kontinuierliche und zuverlässige Verfügbarkeit von MSG-Daten bis ca. 2020 erreicht werden soll.
Beim Satellitenkontroll- und Betriebszentrum von EUMETSAT in Darmstadt werden die vom Satelliten empfangen Rohdaten aufbereitet. Dazu gehört die korrekte geographische Zuordnung der einzelnen Bildpunkte und die Kalibrierung. Aus den Daten werden zudem auch geophysikalische Zustandsparameter abgeleitet, wie z.B. Windvektoren aus der Verlagerung von Wolken- oder Wasserdampfstrukturen, Meeresoberflächentemperaturen, Wolkenart, -verteilung und höhe, Wasserdampfverteilung in der oberen Troposphäre, Niederschlagsabschätzung, sowie Datensätze für klimatologische Zwecke. Alle Datensätze werden archiviert.

Meteosat Third Generation
Die Satelliten, die ab 2015 die zweite Generation MSG ablösen sollen, tragen die Bezeichnung Meteosat Third Generation (MTG). Die neue Reihe wird aus insgesamt sechs Satelliten bestehen, vier für die abbildende Mission (MTG Imager) und, neu für einen geostationären Orbit, zwei Satelliten für eine sondierende Mission (MTG Sounder). Der Start des ersten MTG-Satelliten ist für 2018 geplant. Die Laufzeit des MTG-Programms beträgt etwa 20 Jahre und hat einen Kostenumfang von 2,37 Mrd € (Basis 2008).

Die Satelliten werden mit folgenden Instrumenten ausgestattet werden:

• einem abbildenden Instrument (16-channel Flexible Combined Imager) mit 16 Kanälen und einer Auflösung von 2 km bis zu 500 m bei einer zeitlichen Auflösung von 10 Minuten, bzw. 2,5 Minuten im sogenannten Rapid-Scan-Mode
• einem Instrument zur Erkennung von Blitzen (Lightning Imager)
• einem Infrarot-Sondierer (Infrared Sounder) zur Bestimmung von Temperatur- und Wasserdampfprofilen
• einem UV-Sondierer (Ultraviolet Sounder) im Rahmen des EU-Programms Global Monitoring for Environment and Security (GMES)

Meteosat Third Generation Meteosat Third Generation imager and sounder (künstlerische Darstellung). The next series of geostationary weather satellites will comprise six satellites: four MTG-I imaging and two MTG-S sounding satellites. The two types will be positioned over the same longitude in their geostationary orbits. The sounding element, which also carries the Sentinel-4 payload for the Global Monitoring for Environment and Security programme as a guest payload, is a key innovation. For the first time, Meteosat satellites will not only image weather systems, but also analyse the atmosphere layer by layer and provide deeper insight into the complexities of its chemical composition. The first MTG-I satellite is expected in late 2017, with the first MTG-S following in early 2019. Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken. Quellen: physorg

Im Unterschied zu den bisherigen METEOSAT-Baureihen werden die MTG-Satelliten nicht mehr spinnstabilisiert sein, d.h sich mit 100 Umdrehungen pro Minuten um die eigene Achse drehen, sondern „drei-Achsen-stablisiert“ die Erde aus rund 36.000 km beobachten. Nur so lassen sich die vielen Daten mit dieser neuen Satellitengeneration gewinnen. Die Masse der Satelliten beträgt 2,8 (MTG-I) bzw 3,1 Tonnen (MTG-S). Mit MTG stehen, gegenüber dem derzeitigen METEOSAT-System, Daten in höherer Qualität bereit, sowie solche, wie die Daten der Sondierungs-Instrumente, die es bisher aus einem geostationären Orbit noch nicht gab und helfen so die numerische Wettervorhersage weiter zu verbessern. Wetterüberwachung und Nowcasting profitieren von höher aufgelösten Bildern, die in kürzen zeitlichen Abständen bereit gestellt werden und so die Erkennung z.B. von potentiellen Gewitterwolken oder kleinräumigen Nebelgebieten erleichtern. Ebenfalls profitieren werden durch die verbesserten Daten klimatologische und ozeanographische Anwendungen. Zudem werden wertvolle Daten zur Überwachung der Luftqualität gewonnen.

Weitere Informationen:

• EUMETSAT - Startseite
• SATREP - Startseite
• Meteosat Second Generation (ESA, ESRIN)
• Geostationary Satellite Images (University of Wisconsin-Madison)
• Meteosat Second Generation (eoPortal)
• Meteosat Third Generation (eoPortal)
• Interactive Meteosat (esa eduspace)

Engl. Akronym für Meteorological Operational Polar Satellite; in drei Exemplaren geplanter polarumlaufender Wettersatellit der EUMETSAT. Der erste Satellit (MetOp-A) startete am 19.10.2006 von Baikonur aus, an Bord eines russischen Sojus-2/Fregat-Trägers, der von dem europäisch-russischen Unternehmen Starsem betrieben wird.
MetOp wurde vom europäischen Wettersatelliten-Betreiber EUMETSAT und der europäischen Weltraumagentur ESA in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen EADS, der französischen Weltraumagentur CNES und der US-Wetterbehörde NOAA für das EUMETSAT Polar System (EPS) entwickelt. Das EPS dient der operationellen Meteorologie und der Klimabeobachtung. Die Satellitenkonstruktion basiert auf einer Version der von Astrium gebauten sog. Polaren Plattform des Envisat Satelliten.
MetOp-A mit einem Gewicht von 4,7 Tonnen führt an Bord zehn Instrumente mit. Beispielsweise vermag er mit seinem ASCAT Scatterometer die Oberflächenwinde über den Meeren zu messen. Die IR-Atmosphären-Sonde (IASI) benutzt die Techniken der Interferenzmessverfahren. Die Meteorologen erhalten von der Sonde Spektren der Emissionen aus der Atmosphäre, mittels der Temperatur- und Feuchtigkeitsprofile mit einer vertikalen Auflösung von 1 km und einer Präzision von 1 K (Kelvin) erstellt werden können.
Darüber hinaus stellt dieser neue Wettersatellit Bilddaten von Land- und Wasserflächen her und fungiert als Hilfsmittel bei der Suche und Rettung von Schiffen und Flugzeugen in Not. Auch ein Datenübertragungssystem befindet sich an Bord, das mit Messstationen und anderen Datenerfassungseinrichtungen verbunden ist.
MetOp-Satelliten umrunden die Erde auf einer sonnensynchronen polaren Umlaufbahn in 840 km Höhe (Inklination 98,7°). Damit kann praktisch jeder Punkt der Erdoberfläche bei ähnlichen Sonneneinstrahlungsbedingungen überflogen werden. Die Umlaufzeit beträgt 101,7 min, der Wiederholzyklus 5 Tage.

METOP
MetOp-A mit ausgefahrenem Sonnensegel in einer künstlerischen Darstellung. MetOp ist der europäische Beitrag zu dem europäisch-amerikanischen Polarsatelliten-System. Innerhalb dieser Kooperation übernimmt MetOp die Morgen-Beobachtung, während die NOAA-Satelliten die Nachmittags-situation abdecken.	In der Zeit, die MetOp für eine Erdumrundung benötigt, hat sich die Erde um 25° weitergedreht. Dies bedeutet, daß er seine Beobachtungen bei jedem Orbit auf einem jeweils unterschiedlichen Beobachtungsstreifen macht. Zudem haben seine Instrumente unterschiedliche Schwadbreiten und brauchen daher verschieden lang um die gesamte Erde abzudecken. Alle Instrumente erzielen aber spätestens nach 5 Tagen eine globale Abdeckung.	MetOp wird überwacht und kontrolliert über die EUMETSAT Polar System Command and Data Acquisition station in Svalbard, Norway. Die Daten werden bei jedem Orbit einmal nach Svalbard heruntergeschickt und dann zu EUMETSAT in Darmstadt übermittelt. Von dort besteht ein Datenaustausch mit der NOAA in den USA. Nach der anschließenden Aufbereitung werden die Daten innerhalb von 2h15min nach der Datenaufnahme an die Nutzer weitergeleitet. Die Datenaufbereitung erfolgt durch EUMETSAT und NOAA.
Quelle: ESA

Zwei weitere Plattformen der MetOp-Reihe sollen im Abstand von ca. 4-5 Jahren folgen und qualitativ hochwertige Daten bis mindestens 2020 sicherstellen. Dazu trägt auch die Ausstattung der MetOp-Serie mit weitgehend identischen Instrumenten bei. Zusammen mit dem in einem Nachmittagorbit - die lokale Zeit beim Überflug im absteigenden Knoten beträgt 14 Uhr - die Erde umkreisenden polaren Satelliten NOAA-18 ermöglicht MetOp-A eine umfassende Überwachung des globalen Wettergeschehens aus der Erdumlaufbahn. Der Start von MetOp-B ist für April 2012 vorgesehen.

Weitere Informationen:

• MetOp Brochure (ESA)
• The MetOp Satellite (Peter G. Edwards et al., ESA Bulletin No. 127, August 2006)
• Wettervorhersage mit Langzeitwirkung (Christian Brüns, DLR Nachrichten 114)
• An Introduction to EUMETSAT Polar System (COMET Program)
• MetOp - Meteorological Missions (ESA)
• EUMETSAT Polar System - Startseite

Engl. Akronym für Microwave Humidity Sounder; Mikrowellensensor auf den NOAA-N/N'- und MetOp-Satelliten zur Erstellung von atmosphärischen Feuchtigkeitsprofilen und zur Messung von Wolken- und Niederschlagsparametern.

1882 vom polnisch-amerikanischen Physiker A.A. Michelson entwickeltes, ursprünglich zum Nachweis der Erdbewegung relativ zu einem hypothetischen Äther entwickeltes Interferometer.

Im Aufbau des Michelson-Interferometers wird das einfallende Lichtbündel an einer halbdurchlässig verspiegelten Platte in zwei Teilstrahlen aufgespalten und an je einem Spiegel reflektiert. Die gespiegelten Strahlen überlagern sich nach Reflexion an der Platte wieder. Je nach der Orientierung des virtuellen Bildes des einen Spiegels zum anderen entstehen dabei Interferenzen (Überlagerung der Lichtwellen) gleicher Neigung oder gleicher Dicke, die z.B. mit einem Mikroskop oder durch einen Schirm beobachtet werden können. Zum Ausgleich von Gang-unterschieden durch unterschiedliche Lichtwege wird eine Kompensationsplatte in den einen Strahlengang gebracht. Durch Verschieben eines Spiegels kann der Gangunterschied und damit das Interferenzbild gezielt veränder werden.

Schema eines Michelson-Interferometers   Das einfallende Licht wird an der teildurchlässigen Trennplatte in zwei kohärente Anteile gespalten, von denen einer in Richtung des Spiegels 1 reflektiert wird, der andere durch die Trennplatte in Richtung Spiegel 2 hindurchtritt. Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken.   Quelle (verändert): http://www.physics.utoledo.edu/~ljc/michel04.jpg

Bezeichnung für eine Niedrigpreis-Familie von europäischen SAR-Satelliten.

Franz. Akronym für Microsatellite à Traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence; für 2012 vorgesehene Mission zur Erforschung des Äquivalenzprinzips. Dazu trägt er zwei Körper aus unterschiedlichen Materialien, deren Falleigenschaften er im Schwerefeld der Erde beobachtet. Microscope ist der dritte aus der Mikrosatelliten-Serie 'Myriade' der CNES.
Microscope wiegt ca. 120 kg, liefert eine elektrische Leistung von 50 W und trägt eine Nutzlast von 40 kg. Die Stabilisation übernehmen elektrische Triebwerke. Seine sonnensynchrone Umlaufbahn wird in 710 km Höhe liegen. Der Satellit basiert auf dem MYRIADE-Satellitenbus (z.B. DEMETER).

Weitere Informationen:

• MICROSCOPE-Startseite (Onera)
• MICROSCOPE-Startseite (CNES)

Engl. Mie scattering; nach Gustav Mie (1868-1957) benannte Streuung von elektromagnetischer Strahlung an kugelförmigen Teilchen, deren Radius von gleicher Größenordnung wie die Wellenlänge der auftreffenden Strahlung ist. In der Atmosphäre bedeutet dies in erster Linie die Streuung von Lichtstrahlen an den Aerosolpartikeln (Wasserdampf, Rauch, Staub usw.). Die Streuung erfolgt mit zunehmender Teilchengröße immer mehr nur nach vorne. Aufgrund der starken Vorwärtsstreuung erscheint der dunstige Himmel in der Richtung der Sonne wesentlich heller als in der entgegengesetzten Richtung.
Nach der Mie-Theorie ist der Streukoeffizient umgekehrt proportional zu l^a, wobei der Exponent a bei durchschnittlichen Verhältnissen in der Atmosphäre den Wert 1,3 annimmt. Im Gegensatz zur Rayleigh-Streuung ergibt sich bei der Mie-Streuung demnach nur eine schwache Wellenlängenabhängigkeit. Als Folge davon verursacht die Mie-Streuung auch keine charakteristische Streufarbe des Himmels, sondern führt zu einem weißlich aufgehellten Himmel. Sie tritt vornehmlich in den unteren Schichten der Atmosphäre auf.

Engl. microwaves; elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen ca. 1 mm und einem Meter, das entspricht Frequenzen zwischen 0,3 GHz und 300 GHz. Mikrowellen kommen in der Natur vor oder sie werden in der Radartechnik, im Mikrowellenherd sowie in vielen technischen Anwendungen wie Plasmaanlagen, drahtlosen Kommunikationssystemen (Mobilfunk, Bluetooth, Satelliten-Fernsehen, WLan) oder Sensorsystemen eingesetzt.
Strahlung dieser Art wird von den Materialien an der Erdoberfläche aufgrund ihrer Temperatur abgegeben. Diese Signale, die mit Mikrowellenradiometern empfangen werden können, vermögen Informationen über Schneebedeckung, Bodenfeuchte, Ölverschmutzung u.ä. zu vermitteln.
Mikrowellen unterscheiden sich in ihrem Verhalten grundlegend von der elektromagnetischen Strahlung im optischen und thermalen Spektralbereich. Sie werden von der Atmosphäre kaum beeinflusst und vermögen auch Wolken, Dunst, Rauch, Schnee und leichten Regen fast ungestört zu durchdringen. Deshalb ist ihre Anwendung in der Fernerkundung praktisch unabhängig vom Wetter. Dennoch beeinflusst die Atmosphäre die Mikrowellenstrahlung in vielfacher Weise. Daher sind gemessene Strahlungstemperaturen eines Objekts in realer Umgebung zu korrigieren.
Da die Signale von geringer Intensität sind, lassen sie sich nur in grober geometrischer Auflösung erfassen. Als Folge können durch passive Mikrowellen-Fernerkundung keine zur Interpretation geeigneten Bilder erzeugt werden.
Hingegen lassen sich detaillierte Bildwiedergaben durch aktive Systeme (Radar) gewinnen, welche Mikrowellen-Strahlung einer bestimmten Wellenlänge selbst erzeugen, vom Systemträger aus schräg auf die Erdoberfläche abstrahlen und die reflektierten Signale in Bilddaten umsetzen.

Engl. microwave sensing; Fernerkundung mit Hilfe von Sensoren, die im cm-Wellenbereich empfindlich für die von der Erde oder der Atmosphäre reflektierte Strahlung sind. Es kommen passive Systeme, wie auch aktive Systeme zum Einsatz. Zu letzteren zählt die Radar-Fernerkundung, die im Vergleich zum Monitoring im Bereich des sichtbaren Lichtes und des Infrarots andere Möglichkeiten erschließt. Dazu gehören die erhöhte Eindringtiefe der Strahlung in die Erdoberfläche (X-Band, 3 cm-Wellen), die Unabhängigkeit von der Tageszeit sowie die Unabhängigkeit von Witterungsbedingungen, da die Moleküle in der Atmosphäre im Mikrowellenbereich nicht stören. Nachteilig ist der hohe instrumentelle Aufwand und die zahlreichen Fremdeinflüsse auf die Messergebnisse.
Anwendungen der passiven Mikrowellen-Fernerkundung umfassen Meteorologie, Hydrologie und Ozeanographie. Die Beobachtung der Atmosphäre ermöglicht es, atmosphärische Profile zu messen, sowie je nach wellenlänge den Wasser- und Ozongehalt der Lufthülle zu bestimmen. In der Hydrologie kann die Bodenfeuchte ermittelt werden, da die Mikrowellenstrahlung von der Feuchtigkeit abhängt. Für die Ozeanographie ist die Beobachtung von Meereis, Strömungen und Winden, wie auch von Verschmutzungen, z.B. durch Öl von Bedeutung.

Weitere Informationen: Satellitenfernerkundung des Emissionsvermögens von Landoberflächen im Mikrowellenbereich (Diss. C. Wunram)

Engl. microwave radiometry; (passive) Radiometermessungen im Bereich der Mikrowellen (ca. 1 cm - 1 m Wellenlänge). Die passive Mikrowellenradiometrie nutzt die Strahlung, die von jedem Objekt in diesem Teil des elektromagnetischen Spektrums abgegeben wird. Die natürlich ausgestrahlte Energie in diesem Bereich ist sehr gering verglichen mit dem optischen Bereich.
Bei passiver Mikrowellenradiometrie werden Daten mit einer Antenne innerhalb ihres Gesichtsfeldes aufgezeichnet. Dieses muss gross genug sein, um genügend Energie aufzunehmen. Daher haben die meisten passiven Mikrowellen-Sensoren eine geringe räumliche Auflösung. Die Aufnahme erfolgt in Profilen oder zeilenweise.
Die Radiometer-Messungen beziehen sich direkt auf die Temperatur der strahlenden Objektoberfläche, wobei die Zusammenhänge allerdings komplex sind. So ändert sich die von einem Körper beobachtete Strahlung mit Beobachtungswinkel, Polarisation, Wellenlänge und Oberflächenrauigkeit. Auch der physikalische Zustand des Objekts wie etwa Feuchtigkeit hat großen Einfluss.
Die Mikrowellenradiometrie gewinnt besonders beim Satelliteneinsatz für die Meteorologie an Bedeutung, da die aktuellen Geräte eine gute räumliche Auflösung besitzen (z.B. <50 km für den 22 GHz-Kanal). Vorrangiges Ziel ist die Bestimmung der Parameter Luftfeuchte, Wolken-wassergehalt und Niederschlag. Mikrowellenhygrometer messen neben der Strahlungstemperatur den Dampfdruck und das gesamte flüssige Wasser in der Atmosphäre unter Nutzung des Frequenzbereiches 24 GHz - 31 GHz. Klimatologisch von Bedeutung ist die Bestim-mung der Bodenfeuchte der obersten Millimeter und der Schneegebiete.
Besonders wichtig ist die passive Mikrowellenerkundung für die Ozeane, da Parameter wie Meereis, Wassertemperatur sowie Wasserin-haltsstoffe mit teilweise ausreichender Genauigkeit gemessen werden können. Mit aktiven Methoden kann die Meeresoberfläche abgetastet und aus der Art der Rückstreuung der Mikrowellen auf Seegangseigenschaften und damit auf den Bodenwind geschlossen werden.

Syn. Methode der kürzesten Entfernung, Methode des minimalen Abstands, Minimalabstandsverfahren, überwachte Klassifikationstechnik, bei der zunächst die Mittelwerte aller durch Trainingsgebiete vertretenen Objektklassen bzw. Spektralbereiche im Merkmalsraum berechnet werden. Der euklidische Abstand der zu klassifizierenden Pixel zu diesen Klassenmittelwerten ist das wesentliche Entscheidungskriterium dieses Verfahrens. Die Zuweisung erfolgt zu jener Objektklasse, zu deren Mittelwert der geringste euklidische Abstand festzustellen ist:

Dieser Ansatz hat den Vorteil, dass die Zuordnung meist eindeutig ist und grundsätzlich sämtliche Pixel auch klassifiziert werden (wenn nicht bewußt ein Maximalwert der Distanz festgelegt wird). Häufig stellt die Minimaldistanz-Klassifikation einen günstigen Kompromiß zwischen rechentechnischem Aufwand und Klassifikationsqualität dar.

Engl./dt. Akronym für Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding/Michelson Interferometer für Passive Atmosphären-sondierung; Horizont-sondierendes (Limb Sounding) IR-Interferometer auf ENVISAT. Es wurde bereits auf Flugzeugen und Ballons eingesetzt.
MIPAS dient der globalen Beobachtung von Spurengasen und ihrer photochemischen Wechselwirkungen in der mittleren Atmosphäre (zwischen 5 und 150 km Höhe). Mit MIPAS lassen sich Konzentrationsprofile der verschiedenen Bestandteile der Erdatmosphäre erstellen. Das Instrument erlaubt die gleichzeitige Messung von mehr als zwanzig relevanten Spurengasen einschließlich der gesamten Stickoxid-Familie und verschiedener FCKWs (Fluorchlorkohlenwasserstoffe) sowie die Temperatur in der Atmosphäre und die Verteilung von Aerosolteilchen.
Weitere Beobachtungsfelder sind: troposphärische Zirruswolken und polare stratosphärische Eiswolken, die sich aus Wasserdampf, Salpetersäure und Schwefelsäure zusammensetzen. Sie spielen eine wichtige Rolle beim Ozonabbau. Da MIPAS im infraroten Wellenbereich arbeitet, kann es seine Messungen global, zu jeder Jahreszeit und unabhängig vom Tageslicht durchführen. Das erlaubt die Beobachtung der täglichen Änderungen in der Spurengaskonzentration.
Wissenschaftler wollen die Daten von MIPAS nutzen, um vermehrt Erkenntnisse über die Austauschprozesse zwischen Stratosphäre und Troposphäre sowie über die Chemie der Stratosphäre zu sammeln. Zudem werden sie damit Studien der oberen Atmosphäre, Mesosphäre und unteren Thermosphäre betreiben. Die Ergebnisse sollen die Vorhersage von Klimaänderungen verbessern.
Im Auftrag der ESA wurde MIPAS unter Führung der Astrium GmbH unter Mitarbeit von über 20 weiteren Firmen und Institutionen entwickelt und gebaut.

MIPAS - Geometrie und allgemeine Prinzipien Das Instrument kann Beobachtungen in zwei Richtungen vornehmen Quelle: http://envisat.esa.int/instruments/mipas/descr/charact/geo-princip.html

Spectral Ranges of ATMOS Instruments Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken. Quelle: http://www.dfd.dlr.de/education/glossar/mipas.htm

Weitere Informationen:

• Das Michelson Interferometer für Passive Atmosphärische Sondierung (MIPAS) auf dem Umweltforschungssatelliten ENVISAT
• MIPAS-STR: ein Fernerkundungsinstrument für Stratosphärenflugzeuge
• ENVISAT - MIPAS (ESA)

1. Akronym für Mittleres Infrarot
2. Russ. für Frieden; 1986 in ihre Umlaufbahn gebrachte und Mitte März 2001 bei einem kontrollierten De-Orbiting größtenteils verglühte, bemannte sowjetisch-russische Raumstation.

Kernstück der Station war ein zylinderförmiges Modul von 13,5 Metern Länge mit einem Durchmesser von 4,2 Metern. An der Stirnseite dieses Moduls befand sich ein Hauptankoppelungsstück mit fünf Anlegestutzen. Eine sechste Ankoppelungsmöglichkeit bot sich am Heck des zentralen Moduls. Damit war die Station durch Versorgungs- und Forschungsmodule erweiterbar.
Die Forschungsmodule dienen astrophysikalischen, biomedizinischen, geowissenschaftlichen und materialwissenschaftlichen Untersuchungen sowie Aufgaben der Fernerkundung. 1995 gelang erstmals die Ankoppelung der Mir an ein amerikanisches Space Shuttle, bis 1998 folgten sechs weitere amerikanische Raumfähren.
Die Besatzungen der Mir, jeweils zwei oder drei Kosmonauten, arbeiten meist mehrere Monate auf der Station; einige blieben auch länger, 1987/88 verbrachte eine Besatzung ein ganzes Jahr auf der Station. Die Mir war in den 15 Jahren ihres Bestehens von 106 Kosmonauten besucht worden.

Weitere Informationen:

• Human Space Flight (NASA)

Engl. Akronym für Microwave Imaging Radiometer with Aperture Synthesis; im L-Band arbeitendes, abbildendes Radiometer als Hauptnutzlast auf dem Satelliten SMOS der ESA. Ziel ist die Erkundung der Bodenfeuchte und des Ozeansalzgehaltes.

Weitere Informationen:

• Star in the sky - The SMOS payload: MIRAS (esa bulletin 137, 2009)
• The Soil Moisture and Ocean Salinity Mission - SMOS (ESA)
• http://www.esa.int/esaMI/smos/SEM23K6CTWF_0.html (ESA, Instrument MIRAS)

Engl. Akronym für MERIS Images Rapid Visualisation, dt. 'Schnellansicht der MERIS-Bilder'; Service der ESA zum Abruf von Satellitenbildern in Quasi-Echtzeit für die breite Öffentlichkeit. MIRAVI folgt der Bahn des Satelliten ENVISAT um die Erde, erzeugt aus den von ENVISATs optischem Instrument MERIS gesammelten Rohdaten Bilder und stellt diese innerhalb von zwei Stunden ins Internet. Die Nutzung von MIRAVI ist kostenlos und erfordert keine Registrierung. Envisat umkreist die Erde in 800 km Höhe in der polaren Umlaufbahn, wodurch MERIS im Dreitagesrhythmus die gesamte Erdoberfläche beobachten kann. MERIS misst die von der Erde reflektierte Sonnenstrahlung, was bedeutet, dass das Sonnenlicht für die Erstellung der Bilder notwendig ist.

N-S-Bildstreifen von Schwäbischer Alb bis Lago Maggiore   12. September 2006     Für größere Darstellung auf Bild klicken! Quelle: ESA

Obwohl diese Bilder faszinierend sind und dem Nutzer das Gefühl geben, die Erde von einem Satelliten aus zu betrachten, sind sie nicht für wissenschaftliche Zwecke einsetzbar. Die Wissenschaftler nutzen Daten, die mit Hilfe der 15 Spektralbänder von MERIS und komplizierten Algorithmen erzeugt werden. Die Bilder von MIRAVI werden nur über ein paar Spektralbänder erstellt und bieten eine Ansicht, die einer Wahrnehmung mit bloßem Auge entspricht.

Weitere Informationen: http://miravi.eo.esa.int/en/

Bei Abtastbildern durch bestimmte geometrische Bedingungen entstandene, nicht objektspezifische, d.h. aus verschiedenen objektspezifischen Strahlungswerten zusammengesetzte, spektrale Signatur. Es entstehen Pixel mit gemischtem spektralem Signal, sogenannte Mixel. Unter der Voraussetzung linearer Funktionen der betreffenden Ortsfrequenzen untereinander wird für das Mischpixel zumeist das arithmetische Mittel der betroffenen Pixel berechnet. Bei thermalen Aufnahmen ist das in dieser vereinfachten Form nicht anwendbar.

Engl. mixed pixel (mixel); Pixel, deren spektraler Wert sich aus unterschiedlichen Reflexionswerten zusammensetzt und daher nur einen "Mittelwert" mit großer Streuung darstellt. Dieses Problem wird entweder durch eine entsprechende Klassendefinition angegangen oder im universalen Sinne mit Hilfe der Fuzzy Logic.

Siehe auch Mischsignatur, Mixel

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

MISR (Schnittdarstellung) Quelle: http://www-misr.jpl.nasa.gov

MISR im Orbit auf Terra Quelle: http://www-misr.jpl.nasa.gov

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

Die tiefsten Canyons der Anden (Peru) Quelle: http://photojournal.dlr.de/cgi-bin/PIAGenCatalogPage.pl?PIA03423 Zu größerer Darstellung auf Grafiken klicken.

Die spektakulären Cañons der zentralen Anden im peruanischen Bezirk Arequipa, bieten ein beeindruckendes Beispiel für die Kraft von Wassererosion. Das vorliegende Bildpaar wurde am 17. Juli 2000 mit dem MISR-Sensor an Bord des Terra-Satelliten aufgenommen. Das linke Bild ist eine Ansicht in natürlichen Farben, aufgenommen mit einer Kamera in Nadir-Richtung. Rechts ist ein Anaglyphenbild, das aus Daten von der Nadir-Kamera und einer Kamera erzeugt wurde, die in Bewegungsrichtung mit einer Abweichung von 26° von der Vertikalen blickt. Um das räumliche Sehen zu erleichtern wurden die Bilder so ausgerichtet, dass sich N auf der linken und W auf der unteren Seite befindet. Um beim Stereobild einen 3-D-Effekt zu erzielen, ist nach Angaben der NASA eine Rot-Blau-Brille vonnöten, wobei der rote Filter vor dem linken Auge sein muss. Allerdings stellt sich der Effekt auch mit einer Rot-Grün-Brille ein. Als Bezugsquelle für die Brillen wird folgende URL angegeben: http://photojournal.jpl.nasa.gov/HELP/VendorList.html In den Bildern sind zwei Haupterosionsformationen zu erkennen. Die eine, etwas oberhalb des Bildzentrums ist vom Rio Camana und die zweite darunter vom Rio Ocona verursacht. Beide Flüsse fliessen dem Pazifik zu, welcher sich auf der rechten Seite der Bilder befindet, aber durch Schichtwolken verdeckt ist. Zwischen den Cañonsystemen befindet sich im Bildmittelpunkt der schneebedeckte Gipfel des Nudo Coropuna, der mit 6.613 Metern höchste Gipfel in der Cordillera Occidental. Westlich davon befindet sich der kleinere Nevado Solimana (6117 m), von einem ein Teil durch einen Nebenfluss des Rio Ocona wegerodiert ist. Beide Berge sind inaktive Stratovulkane. Der wichtigste Nebenfluss des Rio Ocona, der Rio Cotahuasi schuf einen Cañon von 3.354 Metern Tiefe, gemessen vom Rand der von ihm durchschnittenen Hochebene bis zu seinem Talboden. Damit ist er der tiefste kontinentale Cañon der Erde und gleichzeitig zweimal so tief wie der Grand Cañon in Arizona.

Weitere Informationen:

• MISR Brochure (NASA)
• MISR - Startseite (NASA, JPL)

Sonnensynchroner Satellit, der einen bestimmten Punkt auf der Erdoberfläche um die Mittagszeit überfliegt und danach wieder 12 Stunden später um Mitternacht. Ein solcher Orbit ist z.B. nützlich für das Monitoring von konvektiven Wolken über den Ozeanen.

Elektromagnetische Strahlung zwischen dem nahen Infrarot und dem thermischen Infrarot mit Wellenlängen von ca. 2-5 Mikrometern. Die Grenzangaben sind nicht einheitlich, die Bereiche z.T. stärker differenziert oder überlappend. Für diesen Spektralbereich findet sich auch die Bezeichnung short wavelength infrared radiation (SWIR).

Spektralbereiche Quelle: http://ifgivor.uni-muenster.de/vorlesungen/Geoinformatik/kap/kap10/k10_01.htm

Von engl. mixed pixel, Mischpixel; radiometrische Bildelemente mit spektraler Mischsignatur, bei denen die spektralen Eigenschaften benachbarter Oberflächentypen in die Bildwerte miteinbezogen werden. Mixel treten äußerst häufig an Rändern von homogenen Flächen auf. Sie dienen der Kantenfindung in Fernerkundungsbildern.

Photogrammetrisches Kamerasystem, eingesetzt bei Cosmos/Resource-F-Missionen in Russland.

Engl. Akronym für Microwave Limb Sounder; Instrument zur Erfassung von atmosphärischen Spurengasen durch horizontales "Hineinschauen".

Weitere Informationen:

• MLS - Startseite (NASA, JPL)
• MLS - Images (NASA, Visible Earth)

Engl. Akronym für Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer; das Hauptinstrument an Bord der Satelliten Terra und Aqua. Auf beiden Satelliten bestreicht MODIS die komplette Erde alle 1 bis 2 Tage. MODIS zeichnet in 21 nach Anwendungsbereichen ausgewählten Bändern im Spektralbereich von 3,0 µm und in 15 ebenso ausgewählten Bändern im Spektralbereich von 3,0  µm bis 14,5 µm Daten mit einer Bodenauflösung von 250 m, 500 m oder 1 km in Nadirrichtung auf. 
Diese Daten werden unser Verständnis der globalen Dynamik und Prozesse auf dem Land, in den Ozeanen und in der unteren Atmosphäre verbessern. Aufgrund seiner Kanalsetzung erlaubt MODIS die Ableitung des atmosphärischen Wasserdampfgehaltes. MODIS liefert umfassende Messungen des ozeanischen Lebens (Phytoplankton), von der Landvegetation, des Meereises, der Wolkenbedeckung und von Bränden.

MODIS: Island In dieser Aufnahme vom 9.9.2002 neigt sich der Sommer seinem Ende zu. Aber sogar Island zeigt noch sommerliches Grün, während gleichzeitig seine großen permanenten Eiskappen das Vulkangestein mit hellem Weiß überragen. Die mit 8.400 km2 größte Eiskappe liegt über drei aktiven Vulkanen. Die Hitze dieser Vulkane läßt die Unterseite der Eismassen schmelzen, das Wasser füllt dann langsam die Calderas. Von Zeit zu Zeit läuft das Wasser in gewaltigen Schmelzwasserfluten aus. Die vulkanische Aktivität rührt von einer tektonischen Grenze her, die grob in NW-SO-Richtung durch die Insel verläuft, wobei die zwei Platten sich auseinander bewegen und so das Aufströmen von Magma aus dem Erd-inneren verursachen. Bei den hellen Trübefahnen an der Südküste handelt es sich um Gletschertrübe, die mit dem Schmelzwasser ins Meer gelangt. Zu höherer Auflösung auf Grafik klicken. Quelle: http://modis.gsfc.nasa.gov/gallery/index.php#

Weitere Informationen:

• MODIS Brochure (NASA, GSFC)
• The Gulf Stream
• MODIS - Startseite (NASA, GSFC)

Engl. instantaneous field of view (IFOV); die Fläche, die von einem einzelnen Detektor eines scannenden Systems zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasst wird. Das IFOV kann sowohl als kleiner Winkel wie auch als Fläche beschrieben werden.

Momentanes Gesichtsfeld Die räumliche Auflösung von passiven Sensoren hängt vorrangig vom Momentanen Gesichtsfeld (IFOV) ab. Das IFOV ist der winkeldefinierte Sichtkegel des Sensors (A) und bestimmt das Gebiet auf der Erdoberfläche, das aus einer bestimmten Höhe zu einem bestimmten Zeitpunkt 'gesehen' wird. Die Größe der beobachteten Fläche wird dadurch bestimmt, dass man das IFOV mit der Höhe des Sensors über Grund multipliziert. Quelle: http://www.ccrs.nrcan.gc.ca/resource/ tutor/fundam/chapter2/03_e.php?p=1

Engl. Akronym für Modular Optoelectronic Multispectral Stereo Scanner; modulares optoelektronisches multispektrales Abtastsystem aus Deutschland, das an Bord von Space Shuttle (MOMS-01 und -02) und MIR (MOMS Priroda) Daten der Erde erfasst hat.

MOMS-01 kam 1983 und 1984 zum Einsatz, wobei das Sensorkonzept verifiziert sowie geowissenschaftliche und anwendungsorientierte Experimente demonstriert wurden. MOMS-01 lieferte Bilder mit einer Bodenauflösung von 20 x 20m bei einer Flughöhe von 300 km. Er war der erste weltraumgestützte Scanner auf der Basis der CCD-Technologie, das erste im Weltraum getestete modulare System, das hochauflösendste im All fliegende System und das erste deutsche Fernerkundungssystem im Weltraum.

MOMS-02 war eine Weiterentwicklung von MOMS-01 und wurde im Rahmen der zweiten deutschen Spacelab Mission D2 eingesetzt. Der Aufbau von MOMS-02 vereinigt zwei wesentliche Gruppen, eine "Along-Track"-Stereo-Kamera und eine Vier-Kanal Multispektral-Kamera. Die wissenschaftlichen Ziele des Einsatzes lagen im Bereich der Photogrammetrie und der Geowissenschaften.

Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken. Quelle: http://www.nz.dlr.de/moms2p/best_of97/begin.htm

1. Im allgemeinen, weitgefassten Sinne die kontinuierlich andauernde oder zeitweise Untersuchung und Überwachung der Veränderungen eines Systems, zumeist Komponenten oder Aspekte der Umwelt. Im Rahmen des Monitoring werden über einen längerfristigen Zeitraum Messdaten im realen Umfeld erfasst, analysiert und dokumentiert. Der zeitnahe Vergleich der gemessenen Datenwerte mit Sollwerten, die eine geplante Zielstellung repräsentieren, ermöglicht eine unmittelbare Kontrolle und fortlaufende Steuerung des Systems.
2. In einem enger gefassten Sinne die Beobachtung und Kontrolle von qualitativen und quantitativen Veränderungen mittels Zeitreihenuntersuchungen im lokalen, regionalen und globalen Maßstab anhand von Bild- und anderen Datenaufzeichnungen. Diese Prozesse können in verschiedenen zeitlichen Ebenen ablaufen: kurzfristig (z.B. Vulkanausbruch, Eisbergwarnungen), saisonal (z.B. Ernteertragsberechnungnungen), mittelfristig (z.B. Holzeinschlag im tropischen Regenwald) und langfristig (z.B. Landschaftswandel in Folge zunehmender Flächennutzungsintensität, Abschmelzen von Gletschern, Flussdeltaentwicklung).

Ein Monitoring setzt den Vergleich von mindestens zwei Zeitschnitten voraus, zumeist werden jedoch Daten mehrerer Zeitschnitte (multitemporale Datensätze) ausgewertet. Ausgehend von einem Ist-Zustand werden sowohl retrospektive als auch perspektivische Entwicklungen untersucht. Fernerkundungsdaten stellen eine ausgezeichnete Datengrundlage für die unterschiedlichsten Monitoringaufgaben dar, da sie aktuell, flächendeckend, zeitsynchron und in regelmäßigen Abständen verfügbar sind und zu einem einheitlichen Zeitpunkt eine synoptische Übersicht über die interessierenden Regionen ermöglichen. In Abhängigkeit von der spezifischen Thematik finden Flugzeug- oder Satellitendaten Verwendung. Luftbilder sind in Deutschland regelmäßig seit den 1950er Jahren verfügbar, regional unterschiedlich unregelmäßig jedoch auch schon seit den 1920er Jahren. Dieser Zeitraum ist mit wesentlichen und zum Teil einschneidenden wirtschaftlichen und in Folge auch landschaftsökologischen Veränderungen verbunden. Mit dem Landsat MSS steht seit 1972 erstmals kommerziell ein regelmäßig operierender Fernerkundungssensor zur Verfügung. Damit existiert ein Sensor, dessen Daten geeignet sind, auch großräumig oder in wenig erforschten bzw. schwer zugänglichen Gebieten regelmäßig Daten zu erhalten.

Die Erfassung einer Vielzahl raum-zeitlicher Veränderungen ist häufig nur mit Fernerkundungsdaten möglich, da zumeist keine adäquaten thematischen Karten existieren. Voraussetzung für ein erfolgreiches Monitoring ist ein an die verfügbaren Daten angepasstes Auswertekonzept nach einheitlichen Parametern und einheitlichen Regeln der Bildverarbeitung. Zumeist erfolgt die Auswertung der Fernerkundungsdaten im Kontext mit anderen Sach- und Raumdaten, die wiederum häufig in einem Geographischen Informationssystem verwaltet werden. Die integrierte Raster- und Vektordatenverarbeitung trägt wesentlich zur Verbesserung der Ergebnisse  des Monitorings bei und eignet sich besonders auch zur Entwicklung von Szenarien für mögliche künftige Entwicklungen. Die ständige Verbesserung der geometrischen und spektralen Auflösung von Fernerkundungsdaten erweitern die Anwendungsmöglichkeiten auch für kleinräumig strukturierte Gebiete, wie z.B. Stadtregionen oder naturschutzrelevante Prozesse.

Weitere Informationen:

• Aspekte der satellitengestützten Umweltbeobachtung (M. Bittner, DLR)
• Rechnergestützte Bilddatenanalyse im Umweltmonitoring: Zum Einsatz wissensbasierter Klassifikationen und Veränderungsanalysen mit handelsüblicher Fernerkundungssoftware; Dissertation an der Fakultät für Geowissenschaften der Ruhr-Universität (Chr. Lechtenbörger)
• Marktpotentiale für satellitengestütztes Pipeline-Monitoring (M. Fornefeld und P. Oefinger, MICUS Management Consulting)
• Makrophytenklassifikation auf der Grundlage von Satellitenbildern am Besipiel des Steinhuder Meeres (VISTA Geowissenschaftliche Fernerkundung GmbH)

Einfarbiges Bild, welches nur zu einer einzigen Spektrallinie (Wellenlänge) gehörende Strahlung aufzeichnet.

Engl. Akronym für Meteosat Operational Programme.

Engl. Akronym für Measurements Of Pollution In The Troposphere; Gaskorrelationsspektrometer an Bord von Terra zur Messung des Gehaltes an Kohlenmonoxid und Methan in der Troposphäre.

Der Sensor misst von der Erde emittierte und reflektierte Strahlung in drei Spektralbändern . Wenn dieses Licht in den Sensor eintritt, passiert es auf zwei verschiedenen Wegen bordeigene Behältnisse mit Methan und Kohlenmonoxid. In den zwei Passagen werden unterschiedliche Mengen Energie absorbiert, was zu kleinen Unterschieden in den resultierenden Signalen führ. Die Signale sind mit dem Vorhandensein dieser Gase in der Atmosphäre korreliert.
MOPITTs räumliche Auflösung beträgt 22 km in Nadirrichtung und es 'sieht' die Erde in 640 km breiten Streifen. Die CO-Konzentrationen können in einer 5 km mächtigen Säule gemessen werden, was es den Wissenschaftlern erlaubt, das Gas bis zu seinen Quellen zurückzuverfolgen.

Kohlenstoffmonoxidkonzentration (ppm)

Links: CO-Messungen mit MOPITT über Sumatra CO-Belastung für den Zeitraum 1.-10. Juni 2003 in 3 km über Grund (ca. 700 hPa), die sich von den Zentren der Biomasseverbrennung in Sumatra nach N in Richtung asiatisches Festland ausbreitet. Die Darstellung (Legende beachten) korreliert gut mit dem Echtfarbenbild von MODIS (rechts). Die grauen Flächen stehen für Datenlücken, die sich aufgrund von dichten Wolken ergeben oder weil Lücken in den Beobachtungsstreifen bestanden. Kohlenmonoxid ist ein guter Tracer für Luftverschmutzung, da es als Nebenprodukt der Verbrennung von Waldbränden und landwirtschaftlich bedingten Bränden entsteht. Quelle: http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/view.php?id=11548 Rechts: Vegetationsbrände in Indonesien Von zahlreichen, am 8. Juni 2003 bestehenden Vegetationsbränden treibt Rauch über die Straße von Malacca nach Norden und auch in Richtung Indischer Ozean. Die Brandherde sind durch rote Punkte hervorgehoben. Quelle: http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/ natural_hazards_v2.php3?img_id=10707

Weitere Informationen:

• MOPITT (CSA/NASA)
• Atmospheric Physics: MOPITT (University of Toronto)

Ein sonnensynchroner Satellit, der einen bestimmten Punkt auf der Erdoberfläche gegen Sonnenaufgang überfliegt, und dann wieder 12 Stunden später bei Sonnenuntergang. Solche Orbits sind z.B. nützlich für die Beobachtung konvektiver Wolken über Land. Zu den Morgensatelliten gehören Terra, Landsat-7, SAC-C, EO-1 und bei den Wettersatelliten der europäische MetOp.
Im Gegensatz dazu stehen die Nachmittagssatelliten, die den Äquator am frühen Nachmittag überqueren, und dann wieder mitten in der Nacht (ca. 1h30). Beispiele hierfür sind die Satelliten des A-Train und NOAA-Wettersatelliten (NOAA-19).

MetOp-/NOAA-Orbits The coverage after one orbit of a polar satellite. Because of the Earth's rotation, each new orbit begins west of the previous one, with a slight overlap of the swaths at the equator. The overlap increases with latitude, and in the polar regions there is total coverage each orbit. The Initial Joint Polar-orbiting System comprises a Metop satellite from Europe and a NOAA satellite from USA. The satellites fly in complementary orbits designed to ensure global data coverage at intervals of no more than 6 hours. The European Metop flies in a polar orbit corresponding to local 'morning' while the US is responsible for 'afternoon' coverage. Quelle: EUMETSAT

Akronym für Modularer Optischer Scanner; vom DLR entwickeltes und in zwei Exemplaren gebautes abbildendes Spektrometer. Es vermag geometrisch identische Bilder in 18 schmalen Spektralkanälen und mit einer räumlichen Auflösung von 500 m zu erzeugen. Die zwei Sensoren wurden 1996 mit dem internationalen FE-Modul PRIRODA an die russische Raumstation MIR (zwischenzeitlich gezielt verglüht) angedockt, bzw. an Bord des indischen FE-Satelliten IRS-P3 ins All gebracht. Zusammen mit einem indischen Instrument dient MOS der Beobachtung des Zustandes der Umwelt, speziell der Ozeane, Küstengewässer und Küstenzonen. Zusätzlich werden Atmosphärenmessungen vorgenommen. MOS gilt als Experimentalmission sowohl hinsichtlich der Konzeption der Geräte, als auch der Methoden und Algorithmen. Diese Arbeiten kamen der Entwicklung von MERIS auf ENVISAT zugute. Gleichfalls erfolgten Vergleichsmessungen mit der NASA-Mission SeaWiFS.
Der Einsatz von MOS hatte eine 10-jährige Phase beendet, in der nach dem Abschalten von CZCS keine Daten über die Ozeanfarbe zur Verfügung standen.
Die deutsch-indische Mission ist seit April 2004 aufgrund der aufgebrauchten Treibstoffvorräte des Satelliten zu Ende. Mit den MOS-Daten war es über 8 Jahre hinweg möglich, Aussagen über den Gehalt an Phytoplankton, anorganischen Schwebstoffen sowie organischen Abbauprodukten abzuleiten. Diese Ergebnisse sind für die Zustandsbeurteilung und das Management der Ökosysteme von wesentlicher Bedeutung. Erstmals konnten mit der Mission eine Reihe spezieller Orbit-Manöver für Kalibrationsmessungen zur Sonne und zum Mond mit einem Kleinsatelliten durchgeführt werden.

Adria (letzte Aufnahme des MOS)     Das letzte Bild des DLR-Umwelt-Sensors MOS zeigt ein Echtfarben-Komposit des Überflugs über die Nordadria und Mittelitalien am 19. Mai 2004.       Zu höherer Auflösung auf Abbildung klicken! Quelle: http://www.dlr.de/dlr/News/pi_010604.html

Weitere Informationen:

• MOS: Meeresforschung aus dem All (DLR)
• Die Mission MOS-IRS (DLR)
• Umweltforschung aus dem All (DLR)
• Meeresforschung aus dem All - Deutsch-Indische Fernerkundungsmission nach 8 Jahren erfolgreich beendet (DLR)

1. In der Fernerkundung und in der Photogrammetrie ein aus zahlreichen, nicht entzerrten Einzelbildern zusammenmontiertes Produkt, das je nach Herkunft der Einzelbilder als Luftbildmosaik oder Satellitenbildmosaik bezeichnet wird.
2. Ein aus mehreren benachbarten digitalen Fernerkundungsbildern zusammengesetztes Übersichtsbild. Dieses behält den hohen Informationsgehalt und die Auflösung der Originalbilder weitestgehend bei. Nach dem Grad der Geokodierung der verwendeten Bilder unterscheidet man zwischen Bildskizze (uncontrolled mosaic), die aus nicht geokodierten Bildern hergestellt und daher nur beschränkt ausmessbar ist, Bildplanskizze (semi-controlled mosaic) aus grob entzerrten Bildern, die auch kartographisch mit Beschriftung, Randbearbeitung, Höhenangaben und Gitternetz überarbeitet sein kann, und Bildplan oder kontrolliertem Mosaik (controlled mosaic) aus entzerrten Bildern mit kartographischer Bearbeitung und meist in gebräuchlichen Kartenmaßstäben.

Engl. image mosaicking; das Zusammenstellen von mehreren einzelnen Luft- oder Satellitenbildern zu einem gemeinsamen Mosaik eines Erdoberflächenausschnitts. Mosaikbildung ist z.B. Bestandteil bei der Orthophotokartenerstellung für große Gebiete. Dies kann z.B. mittels digitaler Bildverarbeitung geschehen, mit deren Hilfe man Rasterbilder oder Ausschnitte davon blattschnittfrei zu einem größeren Bild (Thematik) zusammensetzt. Um ein homogenes Gesamtbild zu erhalten, ist es erforderlich, die einzelnen Ausschnitte (Mosaike) zu korrigieren. Dabei müssen z.B. Randprobleme eliminiert und unterschiedliche Farb- und Helligkeitsdarstellungen in den einzelnen Bildern in der Überlappungszone angepasst werden. Es sind zu unterscheiden:

• Geometrische Mosaikbildung - benachbarte und sich überlappende digitale Bilder werden mit Pass- und Verknüpfungspunkten geometrisch zusammengefügt und in ein geodätisches System transformiert.
  
• Radiometrische Mosaikbildung - radiometrische Differenzen ( Helligkeits-, Kontrast- und Farbunterschiede) zwischen Einzelbildern werden ausgeglichen. Die Überlappungen der Einzelbilder enthalten Mehrfachinformationen. Von diesen Redundanzen gewinnt man Unbekannte zur Korrektur.

Weitere Informationen:
Rechnergestützte Bilddatenanalyse im Umweltmonitoring: Zum Einsatz wissensbasierter Klassifikationen und Veränderungsanalysen mit handelsüblicher Fernerkundungssoftware; Diss. an der Fakultät für Geowissenschaften der Ruhr-Universität (Chr. Lechtenbörger)

Engl. Akronym für Meteosat Second Generation; Nachfolgemission des existierenden Systems von METEOSAT-Satelliten. MSG wird aus einem Bodensegment und vier identischen Satelliten bestehen, deren erster am 28. August 2002 von Kourou aus gestartet wurde (Meteosat-8). Das zweite Exemplar (MSG-2) wurde am 21. Dezember 2005 gestartet. Er ist als Meteosat-9 im operationellen Betrieb.
MSG-1 wurde von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) im Auftrag von EUMETSAT, der Europäischen Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten, entwickelt und von der Firma Alcatel Space Industries unter Mitwirkung eines aus über 50 europäischen Unternehmen bestehenden Konsortiums gebaut. Mit der Aufnahme des operationellen Betriebes wurde er in Meteosat-8 umbenannt. Mittlerweile dient er als Ersatzsatellit für Meteosat-9 und ist auf 3,4° W über dem Äquator positioniert.
Zwei weitere Exemplare, die z.Z. eingelagert sind, sollen mit Starts in den Jahren 2011 und 2013 den Datenstrom bis 2018 gewährleisten.
Die MSG-Satelliten sind wie Meteosat 1 bis 7 zylindrische Satelliten, mit 3,22 m Durchmesser und 3,74 m Höhe aber zweieinhalb Mal so groß. Ihre Masse beim Start beträgt rund 2 t, wovon fast die Hälfte auf den für die Bahn- und Lageregelung während des siebenjährigen Betriebs notwendigen Treibstoff entfällt.
MSG liefert Bilder in höherer Auflösung und in einem größeren Spektralbereich als seine Vorgänger und dies mit größerer Geschwindigkeit.

Meteosat Second Generation

Spur des Hurricanes Isabel

Links: Künstlerische Darstellung des MSG im Orbit Rechts: Die Komposit-Abbildung des Hurrikans Isabel wurde von Meteosat-8 aufgenommen. Die am 5. September 2003 vor der Westküste Afrikas erkennbare tropische Depression entwickelte sich bis zum 7. September zum tropischen Wirbelsturm Isabel und verschwand aus dem Blickfeld des Satelliten am 17. September 2003. Zu höherer Auflösung auf Grafik (rechts) klicken. Quellen:http://www.esrin.esa.it/msg/icons/Msg_m.JPG http://www.eumetsat.de

Die MSG-Satelliten bewegen sich auf einem geostationären Orbit in 36.000 km Höhe. Sie bewegen sich mit einer solchen Geschwindigkeit, die es erlaubt, immer den gleichen Bereich der Erdoberfläche zu "sehen". Die Position der MSG-Satelliten befindet sich wie der seiner Meteosat-Vorgänger über dem Schnittpunkt von Äquator und Nullmeridian. Dies gestattet die dauerhafte Beobachtung von Europa, Afrika und des Atlantik, wobei lediglich die nördlichsten und südlichsten Partien des Globus ausgeschlossen sind.
Wie die früheren Meteosat-Generationen stabilisieren die MSG-Satelliten ihre Position mit Hilfe ihrer eigenen Drehbewegung. Sie drehen sich 100mal pro Minute entgegen dem Uhrzeigersinn um ihre Längsachse, die parallel zur Erdachse ausgerichtet ist.
Die Nutzlast der MSG-Satelliten umfasst folgende Positionen:

• Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager (SEVIRI)
  Das abbildende SEVIRI-Radiometer ist der wichtigste Sensor. Er erlaubt eine Bildwiederholrate von 15 min.
• Mission Communication Payload (MCP)
  Gesamtheit der für die Kommunikationszwecke der Mission wesentlichen Antennen und Transponder
• Geostationary Earth Radiation Budget (GERB)
  Instrument zur Beobachtung des Strahlungshaushalts der Erde an der Obergrenze der Atmosphäre
• Search and Rescue transponder (S&R)
  Gerät zum Empfang von Notsignalen (Transponder) aus dem gesamten Beobachtungsbereich von MSG, ausgesandt von See-, Luft- und Landfahrzeugen, die mit einer Bake des internationalen Such- und Rettungssystems COSPAS-SARSAT ausgerüstet sind.

Links: Instrumente auf MSG Rechts: MSG-System Zu größerer Darstellung auf Grafiken klicken. Quellen: Eumetsat MSG Instrumente Eumetsat MSG System

Weitere Informationen:

• EUMETSAT - Startseite
• Meteosat Second Generation - Startseite (ESA)
• Meteosat Second Generation becomes operational (ESA)

Engl. Akronym für Multi-Spectral Imager; abbildender Multispektral-Sensor für den europäisch-japanischen Satelliten EarthCARE.

Engl. Akronym für Multispectral Scanner.

Engl. Akronym für Multi-functional Transport Satellite, eine Serie japanischer Satellitenmissionen mit Aufgaben im Bereich der Meteorologie und des Transportwesens (Luftverkehrskontrolle, Navigation); im Februar 2005 startete MTSAT-1R, ergänzt 2006 durch MTSAT-2. MTSAT-1R befindet sich auf einer geostationären Umlaufbahn in 36.000 km Höhe auf einer Länge von 140° Ost, MTSAT-2 auf 145° Ost. Sie können Bilder in fünf Bandbereichen liefern, im sichtbaren und in vier infraroten, einschließlich des Wasserdampfkanals.

Weitere Informationen: MTSAT - Technical Information (BOM)

Monokonzepte bei Fernerkundungssystemen liefern häufig nicht genügend aussagekräftige Ergebnisse. Der Einsatz von Multikonzepten schafft Optimierung:

• multistage: auf verschiedenen Höhen von verschiedenen Plattformen simultan messen
• multitemporal: Aufnahmen zu verschiedenen Zeiten
• Multiband: (Kamera) in verschiedenen Spektralbereichen (z.B. Mehrkammersysteme)
• multispektral: (Scanner) in verschiedenen Spektralbereichen
• Multifrequenz: bei Radarsystemen entsprechender Begriff zu multispektral
• Multipolarisation: Messungen mit verschiedenen Polarisierungen
• multidirektional: Aufnahmen in verschiedene Richtungen, z.B. für Stereoaufnahmen
• multienhancement: z.B. Kantenhervorhebung, Kontrasterhöhung usw.
• multidimensional: Darstellung verschiedener Dimensionen, z.B. Höhenstufen und Schneebedeckung
• multisensoral: Darstellung mit verschiedenen Sensoren

Beispielsweise können viele geophysikalische Größen nur dann aus Satellitendaten gewonnen werden, wenn mehrere Sensoren auf einem einzelnen Satelliten oder mehrere Sensoren von verschiedenen Satelliten kombiniert werden. So benötigt man zur Bestimmung der Verdunstung von der Meeresoberfläche die Parameter Windgeschwindigkeit, Meeresoberflächentemperatur und Luftfeuchte der untersten Troposphärenschicht. Dieser Input wird geleistet durch die Kombination des Special Sensor Microwave Imager (SSM/I) an Bord der Satellitenserie des Defense Meteorological Program (DMSP) und des Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) and Bord der NOAA-Satelliten.

Ein Multisensorsystem ist charakterisiert als kinematisches Messsystem, das eine vollständige Kartierungslösung durch die Integration verschiedenster Sensoren auf einer gemeinsamen zeitlich synchronisierten Plattform (Vermessungsfahrzeug) bietet. Im Prinzip wird keine weitere externe Information, also auch keine Passpunkte, benötigt. Derartige Informationen können aber in die Auswertung als redundante Informationen miteinbezogen werden. Eingesetzt werden z.B. als Sensoren zur Positionierung und Orientierung:

Software (Multispectral Image Data Analysis System) zur Bearbeitung, Darstellung und Interpretation von Landsat Thematic Mapper-Bildern. MultiSpec findet z.B. im Rahmen des GLOBE-Programms Verwendung. Das an der Purdue University (West Lafayette, Indiana) entwickelte MultiSpec ermöglicht auch die Erstellung von Landbedeckungskarten.

Weitere Informationen und freier Download (Latest Release: 12-15-2010):

• MultiSpec - Startseite (Purdue University)
• MultiSpec - Tutorials (Globe)

Multispektraler abbildender Sensor auf den Landsat-Satelliten 1, 2, 4 und 5 mit vier spektralen Kanälen im sichtbaren Bereich und im nahen Infrarot und einer räumlichen Auflösung von 56 x 72 m. Er tastet die Erdoberfläche mit Hilfe eines hin- und herwippenden Spiegels in 185 breiten Zeilen quer zur Flugrichtung ab. Die Daten dieses optisch-mechanischen Scanners werden entweder direkt oder nach einer Zwischenspeicherung auf Magnetband zu weltweit verteilten Empfangsstationen übertragen.

Engl. multispectral scanner; opto-mechanischer Scanner, der Daten in einzelnen Spektralkanälen aufnehmen kann. Die ankommende Strahlung wird mit technischen Mitteln (Prismen, Gitter, dichroitische Spiegel) getrennt und Detektoren zugeleitet. Auf diese Weise können Daten in den Bereichen nahes UV, sichtbares Licht, reflektiertes IR und thermales IR erfasst werden.

Bezeichnung für Sensoren, die Bilder oder Messdaten in mehreren Spektralbereichen gleichzeitig aufnehmen. Hat ein Sensor drei spektrale Kanäle im Bereich von rot, grün und blau, ergibt sich ein Bild mit natürlichem Farbeindruck. Überdecken die spektralen Kanäle auch Bereiche ausserhalb der Empfindlichkeit des menschlichen Auges (z.B. im Infrarot) ergeben sich sogenannte Falschfarbenbilder.
Beispiele für multispektrale Sensoren im optischen Spektralbereich sind TM oder AVHRR.

Das Ergebnis der gleichzeitigen Aufnahme geometrisch quasi identischer Bilder in mehreren Spektralbereichen.

Verfahren der Fernerkundung, bei dem Daten simultan in mehreren Bereichen des elektromagnetischen Spektrums aufgenommen werden.

A Multi-spectral Look at El Reno, Oklahoma On September 4, 2000, the Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) acquired these multi-spectral data over the U.S. Department of Agriculture's Grazing Lands Research Laboratory near El Reno, Oklahoma. This series of false-color composite images demonstrates some of the many remote-sensing measurements that scientists can make with ASTER's high-resolution (up to 15 square meters per pixel), multi-spectral data. In the top image, bright red colors indicate green vegetation, which at this time of year only includes irrigated lands and riparian zones. Gray-green colors represent harvested winter wheat fields. Dendritic drainage patterns are clearly depicted in the lower left and upper right portions of the scene. ASTER's three visible and near-infrared bands were used to make this image. The second two images show that there is a strong correlation between the abundance of green vegetation (referred to as Normalized Difference Vegetation Index, or NDVI) and land surface temperature. Vegetated areas have NDVI values of greater than 0.3 (blue and green pixels) and are relatively cool (315-320 Kelvin). Bare soil surfaces have NDVI values close to zero (orange and yellow) and are relatively hot (325-330 Kelvin). Water bodies have a very low NDVI of -0.2 (red) and cool temperatures of about 300-305 Kelvin (blue). The fourth and fifth images represent components of the surface energy balance over the region at 11:30 a.m. local time. Surface energy balance shows the relationship between incoming solar energy, energy absorbed by the surface, and energy reflected or emitted from the surface back up into the overlying atmosphere. These images provide insights into the complex processes of direct radiation, conduction, and convection that are important for scientists in studies of both weather patterns and the water cycle. The fourth image shows sensible heat and the fifth image shows latent heat, which represents energy flowing from the Earth's surface into the atmospheric boundary layer. Sensible heat is energy flow due to temperature gradients, while latent heat is energy flow due to evapotranspiration. The ASTER Team derives sensible and latent heat by combining measurements of surface temperature and vegetation abundance (NDVI) with surface meteorological measurements. Together, they show that heat flow from bare fields is dominated by sensible heat, while heat flow from vegetated areas and water bodies is dominated by latent heat. The latent heat flux measurements derived from ASTER data can be converted into rates of evaporation, shown in the sixth image, and is therefore a direct measure of water lost to the atmosphere. Before thermal infrared satelllite imagery became available, spatial changes in evaporation could not be measured. But until the recent launch of ASTER, the ability to accurately measure surface temperatures at high resolutions from space did not exist. Reliable surface temperatures are essential to monitoring evapotranspiration (the sum total of water evaporated and transpired by plants into the atmosphere). At 90-meter resolution, scientists can use ASTER's thermal infrared detectors to accurately measure surface temperatures over a wide range of land surfaces. This capability will greatly improve our knowledge of patterns of evapotranspiration and of vegetation health. Zu höherer Auflösung auf Abbildung klicken! Quelle: http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=1266

Klassifikation digitaler Fernerkundungsdaten mit mehreren Spektralbändern, die hierdurch die Reflexionseigenschaften der verschiedenen Objektmaterialien differenziert. Der Vorgang kann als pixelweise Klassifizierung durchgeführt werden, wobei jedes Pixel einzeln behandelt wird, oder als objektweise Klassifizierung nach einem Segmentierungsprozess.

Bezeichnung für Daten, die dieselbe Region zu verschiedenen Zeitpunkten darstellen. Bei der Methode der multitemporalen Auswertung von SAR-Daten werden dabei drei Bilder unterschiedlicher Zeitpunkte zu einem Farbkomposit kombiniert, indem den Grundfarben rot, grün und blau jeweils einer der Zeitpunkte zugeordnet wird. Die entstehenden Farben stellen die zeitlichen Veränderungen (wie z.B. Wachstum eines Weizenfeldes) dar; grau bedeutet dagegen, dass sich zwischen den einzelnen Bildern nichts verändert hat. Multitemporale Bilder erlauben damit eine Aussage über Veränderungen der beobachteten Objekte (change detection).

Sylt - multitemporal Für die Erstellung dieser Aufnahme wurden drei Bilder von TerraSAR-X übereinander gelegt. Die einzelnen Datensätze wurden am 22., 24. und 27. Oktober 2007 aufgenommen. Alle Gebiete, in denen zwischen den Aufnahmezeitpunkten Veränderungen stattfanden erscheinen in Blau und Grün - insbesondere die durch die Gezeiten beeinflussten Gebiete des Wattenmeeres. Hier verändert sich durch den Wechsel zwischen Ebbe und Flut der Wasserstand von Aufnahme zu Aufnahme. Die Landflächen erscheinen auf Grund der relativ geringen Veränderungen innerhalb der fünf Tage in Grau- und Brauntönen. Zu höherer Auflösung auf Grafik klicken. Quelle: DLR

Verarbeitung von zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommenen Bildern, die auf diese temporalen Unterschiede der Daten abzielt. Dabei sollen Veränderungen der Objekte erkannt werden, eine Aufgabe, für die die Bezeichnung Change Detection üblich geworden ist.

Klassifizierung von Fernerkundungsdaten mehrerer Aufnahmezeitpunkte. Vielfach sind mithilfe einer einzelnen Aufnahme nicht sämtliche wünschenswerten Klassifizierungsergebnisse erreichbar. Dies führt dazu, dass häufig Aufnahmen des gleichen Gebietes, aber von unterschiedlichen Aufnahmezeitpunkten ausgewertet werden.
Gerade bei Klassifizierungen von Landnutzungs- oder Vegetationstypen sind die Darstellungen der verschiedenen phänologischen Aspekte mit den daraus resultierenden spektralen Reflexionsunterschieden hilfreich.

Objektanordnung, Struktur, großräumige Verteilung der Formmerkmale

Engl. pattern recognition; die Identifizierung von Objekten aufgrund ihrer Merkmale. In der statistischen Mustererkennung werden mehrdimensionale Merkmalsvektoren benutzt. In der syntaktischen Mustererkennung haben die Merkmale die Form von Sätzen einer Sprache in Phrasenstrukturgrammatik. Die strukturelle Mustererkennung beschreibt ein Objekt durch seine Teile und deren Beziehungen zueinander sowie ihre Eigenschaften.

Mustererkennung am Beispiel von Ackerflächen aus verschiedenen Agrarräumen Around the world, agricultural practices have developed as a function of topography, soil type, crop type, annual rainfall, and tradition. In Minnesota (upper left) the very regular grid pattern reflects early 19th century surveying; the size of the fields is a function of mechanization and that dictates a certain efficiency. In Kansas (upper middle), center pivot irrigation is responsible for the field pattern. In northwest Germany (upper right), the small size and random pattern of fields is a leftover from the Middle Ages. Near Santa Cruz, Bolivia (lower left), the pie or radial patterned fields are part of a settlement scheme; at the center of each unit is a small community. Outside of Bangkok, Thailand (lower middle), rice paddies fed by an extensive network of canals that is hundreds of years old, appear as small skinny rectangular fields. And in the Cerrado in southern Brazil (lower right), cheap cost of land and its flatness have resulted in enormous farms and large field sizes. Each ASTER sub-image covers an area of 10.5 x 12 km. The geometric shape of a field of crops sometimes is helpful in determining the actual crop itself. But field shapes tend to vary both within regions of large countries like the U.S. and in different parts of the world. Through remote sensing it is possible to quantify on a global scale the total acreage dedicated to these and other crops at any time. Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken. Quellen: NASA / NASA - RST

Akronym für Microwave bzw. Mikrowelle, Bezeichnung für den Bereich des elektromagnetischen Spektrums von ~0,1 cm - ~100 cm.

Engl. Akronym für Medium Wave Infra-Red dt. mittelwelliges Infrarot, Bezeichnung für den Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen ~3,0 µm und ~6,0 µm; siehe Infrarotstrahlung (IR)

Engl. Akronym für Microwave Radiometer; passiver Mikrowellen-Sensor auf ENVISAT zur Messung des atmosphärischen Wasserdampfgehaltes und des Flüssigwassergehalts von Wolken in den Frequenzen 23.8 GHz und 36.5 GHz. Die Daten dienen der Korrektur des Radaraltimetersignals. Daneben dienen die MWR-Messungen der Bestimmung der Oberflächenabstrahlung und der Bestimmung der Bodenfeuchte, ferner für Untersuchungen des Energiehaushalts der Erdoberfläche und für die Charakterisierung von Eis.

Gemeinsam von CNES und Astrium entwickelte Mikrosatellitenlinie. Die erste Mission ist Demeter (2004) gefolgt von Parasol (2004) und Microscope (2012).

Myriade The platform is constituted of a set of functional items which can independently evolve. Such a platform was used for the first microsatellite of the series DEMETER, as well as for PARASOL. As the atmospheric drag modifies the pointing performances especially below 600 km, and as the radiation limits the lifetime typically above 1000 km, the platform is designed for low orbit operation ranging from 600 km to 1000 km and for a typical 2-year mission. The orbit inclination covers the range 20 to 98°. An extension to lower inclinations as well as the use on the GTO orbit, are under study. Zu höherer Auflösung auf Grafik klicken. Quelle: CNES

Weitere Informationen:
Myriade - Effective, low-cost access to space (CNES)