Syn. Oberflächenrauheit, Engl. surface roughness, franz. rugosité; nach DIN 18716 bezeichnet der Begriff die "Unebenheit der Oberflächenhöhe, die das maßgebliche Mikrorelief einer Oberfläche kennzeichnet".
in der Radar-Fernerkundung ein wichtiger Parameter für das Ausmaß der Rückstreuung des Radarsignals. Horizontale glatte Flächen reflektieren fast die ganze einfallende Strahlung weg vom Sensor. Im Sinne des Radars gilt eine Fläche als glatt, wenn die vertikalen Variationen weniger als ein Zehntel der Wellenlänge ausmachen. Daher erscheinen Flächen wie ruhendes Wasser oder Straßenbeläge in Radarbildern dunkel. Wenn eine Fläche leicht rau ist (z.B. Ackerboden) wird einfallende Strahlung in viele Richtungen gestreut, nur ein kleiner Anteil geht als diffuse Reflexion zurück zum Sensor. Grobes Material, z.B. Gesteinsbrocken in der Größe der Wellenlänge, können in Radarbildern sehr hell erscheinen.

Engl. surface scattering, franz. dispersion de surface; nach DIN 18716 die "Änderung der gradlinigen Strahlungsausbreitung an der Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Medien".

Engl. object, feature; ein raumbezogenes Element, auch Geo-Element genannt, dem eine Geometrie und Thematik (geometrische und inhaltliche Attribute) zugeordnet werden kann.
Mögliche Objekte terrestrischer Fernerkundung sind alle Erscheinungen auf der Erdoberfläche, einschließlich der Ozeane, sowie Phänomene in der Atmosphäre. Jedes Objekt gehört zu einer Objektklasse, deren Eigenschaften das Objekt kennzeichnen. Das Objekt ist Träger von Attributinformationen. Die Informationen beinhalten zum einen die Materialbestimmung, d.h. die Zusammensetzung von Erdoberfläche und Atmosphäre und zum anderen die Zustandsbestimmung, z.B. Temperatur, Druck, Wasserdampfgehalt und andere klimatische Größen.

Objektdefinition Quelle: Geoinformatik-Service, Universität Rostock

Engl. object-based classification; Klassifizierungsverfahren, das versucht, benachbarte Pixel zu signifikant erscheinenden Objekten zusammenzufassen. Dazu werden die Daten eines Bildes nach geeigneten Kriterien in homogene Segmente aufgeteilt, die sich nicht überlappen. Die durch die Segmentierung entstandenen Regionen werden anschließend als Einheit einer bestimmten Objektklasse zugeordnet.

Weitere Informationen: Feature Classification (World View Global Alliance)

Engl. object identification, franz. identification des objets; nach DIN 18716 die "Erkennung interessierender Strukturen in den Bilddaten", verbunden mit der Anmerkung: "Nicht interessierende Strukturen in den Bilddaten gehören zum Hintergrund".

Von der Datenaufnahme unabhängige Information über Art oder Zustand der Erdoberfläche, der Meeresoberfläche oder der Atmosphäre, unabhängig davon, wann und wie sie gewonnen wird.

Engl. object class, object category, franz. catégorie d'objet; Gruppe von Objekten mit gleichen Merkmalen. Sie ist vom Interpreten eines Bildes im Hinblick auf die Zielsetzung der Analyse definiert (z.B. Nadelwald, Laubwald, Ackerfläche, Bebauung, Gesteinstyp, Bodenart, etc.).

Nach DIN 18716 bedeutet der Begriff die "Gesamtheit von Objekten, die sich von anderen durch bestimmte messbare Merkmale unterscheiden", wobei folgende Anmerkung gemacht wird: "Nicht alle Objektklassen, die z. B. in der Raumplanung oder in der Landschaftsökologie definiert sind, lassen sich durch Objektsignaturen der Fernerkundung identifizieren."

Im Idealfall ist jede Objektklasse durch eine ihr typische multispektrale Signatur im digitalen Bild gekennzeichnet. Diese Multispektralsignatur wird durch die statistische Grauwert-Verteilung der Pixel einer jeden Klasse hervorgerufen, so dass man versuchen kann, mit Hilfe mathematischer Algorithmen die Pixel eines multispektralen Bildes im Hinblick auf ihre Homogenität sowie räumliche Verteilung (und damit die Verteilung von Objektklassen) zu untersuchen.

Engl. object space; bei einem optischen System (z. B. einem Objektiv) man die Menge aller Objektpunkte, die das System abbilden kann, und unter dem Bildraum die Menge der Punkte, auf die es einen Objektpunkt abbilden kann.
Der Bezeichnung Objektraum sagt aus, dass man die darin enthaltenen Punkte als Objektpunkte betrachtet. Ein Objektpunkt ist der Schnittpunkt von Lichtstrahlen, die sich vor dem optischen System befinden (Objektraumstrahlen) und von vorn auf dessen erste Fläche (Linsenoberfläche oder Spiegelfläche) auftreffen.

Engl. object signature, franz. signature d'objet; nach DIN 18716 "Charakteristika, durch die ein Material oder ein Objekt in einem Bild identifiziert werden kann". Dabei wird folgende Anmerkung zum Begriff gemacht:
" Dazu gehören insbesondere:

• die spektrale Signatur, welche die für ein Material oder ein Objekt charakteristische Abhängigkeit des Reflexionsgrades von der Wellenlänge beschreibt;
• die Mischsignatur, das ist die spektrale Signatur, die für eine Mischung aus verschiedenen Materialien oder Objekten charakteristisch ist;
• die Textur (Struktur)."

Indischer, auch unter der Bezeichnung IRS-P4 (Indian Remote Sensing Satellite) geführter Satellit mit den Sensoren OCM (Ocean Colour Monitor) und MSMR (Multifrequency Scanning Microwave Radiometer). Beide sind zur Beobachtung biologischer und physikalischer Parameter der Ozeane (u.a. Chlorophyllkonzentration, Phytoplanktonblüte, Trübstoffe) und der Atmosphäre (u.a. Aerosole) ausgelegt. Die Erfassung systematischer Daten unterstützt insbesondere Küstenforschungsprogramme.

Chlorophyll vor der Küste Louisianas The Ocean Color Monitor (OCM) is carried aboard the Oceansat-1 polar orbiting satellite. This satellite operates in a near-polar sun synchronous orbit. OCM is a solid state camera operating in eight narrow spectral bands. The camera is used to collect data on chlorophyll concentration, detect and monitor phytoplankton blooms and obtain data on atmospheric aerosols and suspended sediments in the water. Zu größerer Auflösung auf Grafik klicken. Quelle: http://www.esl.lsu.edu/demos/ocm/ocm-chlor-highres.jpg

Oceansat-1 hat eine polnahe, sonnensynchrone Bahn (Inklination 98,28°) in 716 km Höhe, eine Umlaufzeit von 99,31 Minuten und er kann die Erde in zwei Tagen komplett abdecken. Die Mission wurde am 8. August 2010 nach 11 Jahren und 2 Monaten beendet.

Weitere Informationen: Indian Space Research Organisation - Startseite

Siehe Jason-2 / Ocean Surface Topography Mission

Engl. Akronym für Orbiting Carbon Observatory; die Satellitenmission im Rahmen von ESSP sollte Daten über das atmosphärische CO₂, dem beutendsten anthropogenen Antriebsfaktor für den Klimawandel liefern. Im Zusammenwirken mit Bodenmessungen erwartete man mit Hilfe von 3 Spektrometern Aufschlüsse über natürliche und anthropogene CO₂-Quellen und -Senken. Hoch aufgelöste globale Karten sollten die Kohlendioxid-Konzentrationen darstellen.
Nach dem Start am 24.2.2009 von einem kalifornischen Luftwaffenstützpunkt trennte sich OCO nicht wie vorgesehen von der Trägerrakete vom Typ "Taurus XL". Es erreichte seine vorgesehene Umlaufbahn nicht.

OCO-2 The design and architecture of the OCO-2 spacecraft bus will be based on the successful Solar Radiation and Climate Experiment (SORCE) and Galaxy Explorer (GALEX) missions. The spacecraft structure will be made of honeycomb panels that form a hexagonal shape. This structure will house the instrument and the spacecraft bus components. The total weight of the Observatory will be about 530kg (1170 lb).

Treibhausgas-Zyklus CO2 is a critical component of the Earth's atmosphere. Since the beginning of the industrial age, the concentration of CO2 has increased by about 38%, from about 280 ppm to over 380 ppm. Scientific studies indicate that CO2 is one of several gases that trap heat near the surface of the Earth. Zu größerer Darstellung auf Grafiken klicken. Quellen: JPL / JPL

Die Nachfolge- bzw. Ersatzmission OCO-2 wird 2014 an Bord einer Taurus XL 3110 Rakete von der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien starten. OCO-2 wird in Formation mit mehreren anderen Raumfahrzeugen fliegen und ist so Teil des A-Train.
OCO-2 wird die erste NASA-Mission sein, die der Erforschung des atmosphärischen Kohlendioxids gewidmet ist. Sie soll das erste komplette Bild der anthropogenen und natürlichen CO₂-Quellen sowie -Senken liefern.

Weitere Informationen:

• OCO - Startseite (NASA - JPL)
• OCO-2-Profil (CEOS EO Handbook)

2001 gestartete und 2013 noch immer aktive schwedische Satellitenmission zur Atmosphärenforschung (Aeronomie) mit Schwerpunkt auf Ozonchemie und zur Astrophysik. Odin wurde mit einer Start-I-Rakete von Swobodny in Sibirien aus auf seine sonnensynchrone Umlaufbahn in 590 km Höhe (Inklination 97,8°) gebracht. Die Umlaufzeit beträgt 97,6 min. Die Antenne hat einen Durchmesser von 1,1 m. Beobachtungen sind in einem Frequenzband 486,1-503,9 GHz, drei überlappenden Bändern von 541,0-580,4 GHz sowie einem Band von 118,25-119,25 GHz möglich. Damit sind besonders Untersuchungen von Wasser und Sauerstoff im interstellaren Medium möglich.

Weitere Informationen: Swedish Space Corporation - Startseite

Ölteppiche (engl.: oil spills) sind auf Wasseroberflächen treibende Ölverschmutzungen durch Rohöl oder Schweröl, insbesondere auf Meeren. Sie beeinträchtigen sensible Ökosysteme. Der Grund für das Aufschwimmen des Öls liegt in seinem im Vergleich zum Wasser geringeren spezifischen Gewicht. Ursachen für Ölteppiche sind Havarien von Öltankern, illegale Tankreinigungen auf hoher See, Pipeline-Leckagen und natürliche Austritte von Öl aus der Erdkruste.

Nach einem Tankerunfall ist das größte Problem, einen Überblick über den Teppich hinsichtlich Größe und Driftrichtung zu erhalten. Bezüglich natürlicher sowie bewusst und fahrlässig herbeigeführter Ölteppiche bedarf es kontinuierlich arbeitender Monitoringprogramme. Entsprechende Luftüberwachung großer Gebiete, z.B. des Mittelmeers sind abhängig von Tageslicht und guten Witterungsbedingungen. Zusätzlich können Sonnenlichtreflexe tagsüber die Detektion behindern.

Einen Ausweg aus diesem Dilemma bietet seit einigen Jahren der Einsatz satellitengetragener Radarinstrumente. Solche Synthetic Aperture Radar-Instrumente befinden sich z.Z. unter anderem auf Radarsat, ERS-1/2 und ENVISAT. Mit ihren aktiven Mikrowellensensoren beleuchten die Satelliten die beobachtete Szene und registrieren das zurückgestreute Radarecho. Sie sind in der Lage, auch kleinere Ölteppiche aus der Erdumlaufbahn zu erkennen. Möglich wird dies aufgrund der "glättenden“ Wirkung, die Öl auf die Wogen der Meere ausübt. Deshalb zeichnen sich Ölfilme auf den Radarbildern als dunkle Zonen in einer ansonsten heller erscheinenden Umgebung ab. Allerdings werden Wellen auch durch andere Einflüsse gedämpft, wie zum Beispiel dünne Algenfilme, die ein ähnliches Radarbild entstehen lassen

Jedoch können Radarinstrumente einen Ölteppich nicht in jedem Fall klar erkennen: So erscheint auch eine normale Wasseroberfläche dunkel, so lange die Windgeschwindigkeit unterhalb drei m/s – das entspricht etwa Windstärke 2 – nicht übersteigt; in diesem Fall ist die durch die nur leichte Brise verursachte Aufrauhung der Wasseroberfläche zu gering, um die Rückstreuung des Radarstrahls erkennbar zu beeinflussen. Umgekehrt reicht die glättende Wirkung zumindest dünner Ölschichten bei Windgeschwindigkeiten jenseits von zehn m/s, entsprechend Windstärke 6, nicht mehr aus, um noch einen erkennbaren Unterschied in der Oberflächenrauhigkeit und damit dem Rückstreuvermögen der Meeresoberfläche zu bewirken.

Weitere Informationen:

• Flugzeuggestützte Fernerkundung (BFG)
• Ölüberwachung der Nord- und Ostsee (BFG)
• OCEANIDES - Ölüberwachung durch satelliten- und flugzeuggestützte Messtechnik (BFG)
• Earth Watching - Oil Slicks, Beispielbilder (ESA )
• OCEANIDES (JRC, Ispra)

Bezeichnung (Ofek = Horizont) für eine Serie von israelischen Test- und Aufklärungssatelliten (ab Ofek 3). Ofeq 7 wurde am 10. Juni 2007 mit einer Shavit-2-Rakete von der Luftwaffenbasis Palmachim südlich von Tel Aviv aus gestartet. Er ist 2,30 Meter groß, wiegt 300 kg und soll aus 600 km Höhe von einer elliptischen Umlaufbahn hochauflösende Bilder (0,7 m) der Erde machen. Dabei überfliegt er etwa alle 90 Minuten die Länder Iran, Irak und Syrien.
Ofek 9 (Ofek 8 wurde übersprungen) gelangte am 22. Juni 2010 ins All. Der Spionagesatellit  besitzt gegenüber Ofek 7 eine verbesserte Kamera (Auflösung unter 50 cm).

Die OHB AG mit Hauptsitz in Bremen ist der erste börsennotierte Raumfahrt- und Technologiekonzern Deutschlands.

Im abgeschlossenen Geschäftsjahr 2010 betrug die Gesamtleistung der OHB AG rund 425 Mio. Euro. Der Konzern beschäftigt derzeit über 2.200 Mitarbeiter in folgenden Bereichen:

• Space Systems
• Aerospace + Industrial Products

Tochtergesellschaften der OHB AG sind z.B. die OHB-System AG (auf Raumfahrtsysteme und Sicherheit spezialisiert), die MT Aerospace AG (auf Raumtransport und Aerospace Strukturen spezialisiert), die Kayser-Threde GmbH (auf Nutzlasten und Wissenschaft spezialisiert), die CGS S.P.A. (auf Micro- und Minisatellitensysteme spezialisiert), die LUXSPACE Sárl (auf Microsatelliten spezialisiert), und die Antwerp Space N.V. (auf Technologien für Bodensegmente spezialisiert).

Die OHB AG zählt als eine der bedeutendsten unabhängigen Kräfte in der europäischen Luft- und Raumfahrtbranche.

Weitere Informationen: OHB AG -Startseite

Die zeitweilige Bedeckung eines Gestirns durch ein anderes, z.B. ist eine Sonnenfinsternis eine Okkultation.
s. Messgeometrie.

Engl. Akronym für Ocean and Land Colour Instrument; abbildendes Spektrometer an Bord von Sentinel-3 mit der Aufgabe, Land- und Ozeanfarben als Fortsetzung des ENVISAT-Instruments MERIS zu messen. Mit 21 Spektralkanälen zwischen 400 und 1020 nm Wellenlänge, verglichen mit 15 auf MERIS, mit einer Bauweise, die Sonnenreflexe deutlich minimiert und mit einer Bodenauflösung von 300 m, sowie einem sehr breitem Aufnahmestreifen (1270 km) stellt OLCI eine neue Generation von Sensor zur Erd- und Meeresbeobachtung dar. Die Bodenspuren von OLCI und dem Nadir-Modus von SLST, überlappen sich komplett und bieten dadurch erweiterte Produkte.

Weitere Informationen: OLCI-Profil (CEOS EO Handbook)

Engl. Akronym für Operational Land Imager; ein bildgebendes multispektrales Radiometer als wichtigste Nutzlast auf dem Erdbeobachtungssatelliten Landsat-8 (LCDM). OLI ist ein Sensor mit einem aus vier Spiegeln bestehenden Teleskop. Er tastet das Gelände nach dem Push-broom-Prinzip zeilenweise ab und sieht so gleichzeitig die gesamte Breite der Bodenspur (185 km). Mit über 7.000 Detektoren pro Spektralband wird sich die Empfindlichkeit des neuen Instrumentes und damit auch die Informationsmenge über die Erdoberfläche erhöhen. Das Push-broom-Prinzip führt auch über die bauartbedingt geringere Anzahl beweglicher Teile zu einer geringeren Pannenanfälligkeit.

OLI Instrument - Übersicht The Operational Land Imager (OLI) was built by the Ball Aerospace and Technologies Corporation. The Ball contract was awarded in July 2007. OLI improves on past Landsat sensors using a technical approach demonstrated by a sensor flown on NASA's experimental EO-1 satellite. OLI is a push-broom sensor with a four-mirror telescope and 12-bit quantization. OLI will collect data for visible, near infrared, and short wave infrared spectral bands as well as a panchromatic band. It has a five-year design life. Zu größerer Auflösung auf Grafik klicken. Quelle: NASA GSFC

OLI nimmt Daten in neun Spektralbändern auf. Sieben von ihnen sind identisch mit denen der Sensoren TM und ETM+ der früheren Landsat-Missionen und gewährleisten dadurch die Kompatibilität mit den historischen Landsat-Daten. Die zwei neuen Spektralbänder, das deep blue coastal / aerosol band und das shortwave-infrared cirrus band erlauben es Wissenschaftlern, zum Einen die Wasserqualität von Seen und flachen Küstengewässern sowie atmosphärisches Aerosol zu messen, zum Anderen hohe dünne Wolken (Cirren) aufzuspüren.

Das zweite Instrument an Bord von Landsat-8 ist der Thermal Infrared Sensor (TIRS), der es ermöglicht, die Erzeugung von Thermalaufnahmen fortzuführen und neue Aufgaben zu verfolgen, wie die Messung von Evapotranspirationsraten für das Wassermanagement.

Die Spektralbänder von OLI / TIRS (Landsat-8) im Vergleich zu ETM+ (Landsat-7) The OLI will collect data for two new bands, a coastal band and a cirrus band, as well as the heritage Landsat multispectral bands. Additionally, the bandwidth has been refined for six of the heritage bands. The Thermal Instrument (TIRS) will carry two additional thermal infrared bands. Note: atmospheric transmission values for this graphic were calculated using MODTRAN for a summertime mid-latitude hazy atmosphere (circa 5 km visibility). Zu größerer Auflösung auf Grafik klicken. Quelle: NASA GSFC

Weitere Informationen:

• OLI Instrument Summary im CEOS EO Handbook (CEOS / ESA)
• Eye Exam for a Satellite (NASA EarthObservatory)

Engl. Akronym für outgoing longwave radiation, dt. ausgehende langwellige Strahlung, auch langwellige Ausstrahlung; in der Meteorologie/Klimatologie die aufwärtige Komponente der Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung), die von der Erdoberfläche bzw. der Atmosphäre an den Weltraum abgegeben wird. Ein Teil der von der Erdoberfläche an die Atmosphäre abgegebene Strahlung wird vom dort befindlichen Wasserdampf absorbiert und gelangt so als "Gegenstrahlung" wieder an die Erdoberfläche zurück. Im Durchschnitt verliert die Erde durch die (langwellige) Ausstrahlung genau soviel Wärme, wie sie durch die (kurzwellige) Einstrahlung von der Sonne her gewinnt (Energieerhaltungssatz). Bei klarer trockener Luft ist die Ausstrahlung am grössten (möglicher Nachtfrost), bei dichter Bewölkung am geringsten. Damit ist die OLR ein Indikator sowohl für die Temperatur der Erdoberfläche, als auch für die Klarheit der Atmosphäre darüber.

OLR-Daten weisen eine gute Korrelation zum Niederschlag auf. Wasserdampf ist das wichtigste Treibhausgas der Atmosphäre und beeinflusst namhaft die OLR. So sind niedrige OLR-Werte typisch bei Bewölkung.

Im Oktober 1996 startete der japanische Satellit ADEOS und zeichnete neun Monate lang die von der Erde ausgehende langwellige Strahlung auf. 27 Jahre zuvor, vom April 1969 bis Januar 1972, umkreiste der amerikanische Satellit Nimbus 3 mit seinen Instrumenten IRIS, SIRS und weiteren die Erde mit dem gleichen Auftrag. Die Wissenschaftler konnten mit diesen Satellitendaten die Wärmeabstrahlung - sowohl global als auch regional über dem Pazifik - aus den Jahren 1970 und 1997 miteinander vergleichen. Dabei rechneten sie den Einfluss von unterschiedlicher Bewölkung heraus und berücksichtigten, um jahreszeitliche Störungen zu vermeiden, nur die Monate April bis Juni.

Die OLR wurde auch innerhalb des Earth Radiation Budget Experiment (ERBE) bestimmt.
Aktuelle Beobachtungen der OLR erfolgen über das Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES) mit seinen auf mehreren NASA-Satelliten (Terra, Aqua) installierten Instrumenten und mit diversen NOAA-Satelliten. Generell werden die OLR-Daten mit polarumlaufenden Satelliten ermittelt.

Outgoing Longwave Radiation Links: 90-Tage-Mittel Rechts: 1-Tageswert Zu größerer Auflösung auf Grafiken klicken. Quelle und aktuelle Animationen: NOAA

Weitere Informationen: Direkter Nachweis des Treibhauseffekts (Andreas Jahn, spektrumdirekt)

Engl. Akronym für Ozone Monitoring Instrument; hyperspektrales abbildendes Instrument zur Messung des Gesamtozons und anderer atmosphärischer Parameter mit Ozon- und Klimabezug als Beitrag der niederländischen Raumfahrtagentur (NIVR) und des finnischen meteorologischen Instituts (FMI) für AURA. OMI setzt die Messungen von TOMS fort.

A Satellite’s View of Ship Pollution Data from the Dutch and Finnish-built Ozone Monitoring Instrument (OMI) on NASA’s Aura satellite show long tracks of elevated nitrogen dioxide (NO2) levels along certain shipping routes. NO2, is among a group of highly-reactive oxides of nitrogen, known as NOx, that can lead to the production of fine particles and ozone that damage the human cardiovascular and respiratory systems. Combustion engines, such as those that propel ships and motor vehicles, are a major source of NO2 pollution. The map is based on OMI measurements acquired between 2005 and 2012. The NO2 signal is most prominent in an Indian Ocean shipping lane between Sri Lanka and Singapore, appearing as a distinct orange line against (lighter) background levels of NO2. Other shipping lanes that run through the Gulf of Aden, the Red Sea, and the Mediterranean Sea also show elevated NO2 levels, as do routes from Singapore to points in China. These aren’t the only busy shipping lanes in the world, but they are the most apparent because ship traffic is concentrated along narrow, well-established lanes. OMI is not the only satellite instrument observing NO2 levels in the atmosphere. The Global Ozone Monitoring Experiment (GOME) instruments on the European Space Agency’s ERS-2 and MetOp-A satellites, as well as the SCIAMACHY instrument on the Envisat satellite, have made similar measurements. In 2012, Dutch scientists published a study combining data from all four instruments to show that the NO2 signal over major shipping increased steadily between 2003 and 2008, then dropped sharply due to the global recession and reduction in ship traffic. Hier zum kompletten Text Quelle: NASA

Weitere Informationen:

• AURA: Instrument OMI (NASA, GSFC)
• OMI-Profil (CEOS EO Handbook)

Engl. Akronym für Ozone Mapping and Profiler Suite; Kombination aus Spektrometern in Nadir- und in Limb-Richtung für die projektierte NPOESS-Mission zur Ermittlung der höhenabhängigen Ozonkonzentration in der Erdatmosphäre. Von den Ergebnissen erhofft man sich Aufschluss über den Einfluss von synthetischen Chemikalien auf das irdische Klima. OMPS ist einer von ca. einem Dutzend Sensoren an Bord von NPOESS.

Weitere Informationen:

• NPOESS: Instrument OMPS (NOAA, NESDIS)
• OMPS-Profil (CEOS EO Handbook)

Engl. Akronym für Ocean Observations Panel for Climate (OOPC); internationale Arbeitsgruppe, die sich mit der Weiterentwicklung des Ozeanbeobachtungssystems (GOOS) und der Verfügbarmachung vorhandener Datenbestände befasst. Es wird gemeinsam getragen von World Climate Research Programme (WCRP), Global Ocean Observing System (GOOS) und Global Climate Observing System (GCOS).

Weitere Informationen: OOPC - Startseite (UNESCO)

Engl. opacity; Durchlassgrad eines Stoffes für Licht- oder elektromagnetische Wellen. Der mathematische Kehrwert der Opazität wird als Transluzenz bezeichnet. Hohe Transluzenz bedeutet wenig Absorption (Opazität), d.h. viel Durchlässigkeit.

Maß für die Abschwächung der elektromagnetischen Strahlung beim Passieren von Gasschichten bzw. der Atmosphäre. Sie ist das Produkt aus dem spektralen Extinktionskoeffizienten und der Weglänge der durchstrahlten Gasschichten. Im Falle der Atmosphäre ist dieser Koeffizient verschiedener Schichten jedoch nicht konstant, so daß die spektrale optische Dicke der Atmosphäre das Wegintegral des spektralen Extinktionskoeffizienten ist. Die optische Dicke der Atmosphäre ist besonders bei der Atmosphärenkorrektur der Fernerkundungsdaten zu berücksichtigen.

Die (terrestrische) optische Fernerkundung erfasst die von der Erdoberfläche reflektierte Sonnenstrahlung und die emittierte Thermalstrahlung in den sichtbaren und infraroten Wellenlängenbereichen.
Da die Strahlung in der optischen Fernerkundung von natürlichen Energiequellen ausgeht, bezeichnet man die eingesetzten Sensoren als passive Sensoren. Optische Sensoren können nach folgenden Kriterien unterschieden werden:

• Aufnahmeverfahren (z.B. photographische Verfahren, Scanner)
• abbildende oder nicht abbildende Sensoren
• Plattform (z.B. Flugzeug, Satellit)
• spektrale Auflösung (z.B. panchromatisch, multispektral, hyperspektral)
• radiometrische Auflösung
• räumliche Auflösung
• zeitliche Auflösung

Passiver Sensor zur Aufzeichnung elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren und im infraroten Bereich des Spektrums.

Weitere Informationen: High Resolution Optical Imagers (The Earth Observation Handbook Rio+20)

Bereich des elektromagnetischen Spektrums, der vom nahen Ultraviolett über den sichtbaren Bereich ins Infrarot (bis ca. 2.000 nm) reicht.

Engl. optoelectronic scanner, syn. Zeilen-Scanner, Pushbroom-Scanner; digitale Zeilenkamera, bei der man die Bildaufnahme mit Hilfe zeilenweise angeordneter Halbleiter-Bildsensoren erzielt. Die Kamera besitzt eine oder mehrere Sensorzeilen, die aus zahlreichen Einzeldetektoren bestehen und gleichzeitig einen Geländestreifen quer zur Flugrichtung abtasten. Diese sind in der Brennebene der Empfangsoptik quer zur Flugrichtung angeordnet. Die Sensoren sind hochintegrierte Schaltungen auf Siliziumchips. Sie enthalten für jeden Bildpunkt einen Photosensor sowie das zum Auslesen der Messwerte erforderliche Leitungsnetzwerk. Am wichtigsten sind die Charge Coupled Devices (CCD), die aus Ketten von Kondensatoren bestehen, in welchen durch Belichtung Ladungen erzeugt werden. Diese Ladungen werden zum Ausgang des Chips verschoben und ergeben dadurch eine Bildzeile in Form eines Videosignals. Die elektrischen Signale aller Detektoren werden in kurzen Zeitabständen ausgelesen und nachrichtentechnisch übermittelt oder gespeichert. Moderne CCD-Kameras verfügen darüber hinaus über eine flächenhafte CCD-Anordnung.

Optoelektronische Scanner Optoelektronische Aufnahme mit einem CCD-Sensor. Optoelektronische Scanner verzichten auf das mechanische Element und enthalten für jeden Bildpunkt einer Zeile einen Photosensor. Alle Bildelemente einer Zeile werden gleichzeitig aufgenommen. Die Strahlung wird durch Gitter oder Prismen in ihre Bestandteile zerlegt und durch Halbleiter-Bildsensoren aufgenommen. Bei der Belichtung wird über CCDs (Charge Coupled Devices) Ladung freigesetzt, dessen Impuls für jede Zeile gespeichert wird. Durch die Wahl der Brennweite und der Flughöhe können der Öffnungswinkel und die Pixelgröße am Boden variiert werden. Zu größerer Auflösung auf Grafik klicken. Quelle: Geovlex

Zur Bildaufnahme von Flugzeugen und Satelliten aus werden Zeilen von CCD-Sensoren in der Bildebene eines Objektives angeordnet. Damit ist es möglich, alle Pixel einer quer zur Flugrichtung orientierten Bildzeile gleichzeitig zu erfassen. Durch die Eigenbewegung des Sensorträgers (Plattform) wird bei entsprechender Aufnahmefrequenz ein Geländestreifen zeilenweise abgebildet, so dass allmählich ein komplettes digitales Bild entsteht.
Ein besonderer Vorteil dieser Technik ist es, dass der Aufnahmevorgang keine mechanischen Bewegungen erfordert. Außerdem führt die Tatsache, dass eine ganze Zeile simultan aufgenommen wird, zu - im Vergleich mit optisch-mechanischen Scannern - günstigeren geometrischen Eigenschaften der Bilddaten. Zudem erlaubt die Anordnung mehrerer CCD-Zeilen in der Bildebene eines Objektives sowohl die Gewinnung von Stereobilddaten, wie auch von multispektralen Daten.
Die Technologie wird z.B. von SPOT (HRV) oder IRS verwendet.
Vorteile gegenüber der mechanischen Aufnahmevariante sind vor allem Unabhängigkeit von mechanischen Bewegungen, bessere geometrische Eigenschaften der Bilddaten zufolge direkter Zentralprojektion, variierbare geometrische Auflösung durch entsprechende Objektive und ein günstiges Signal-Rausch-Verhältnis bei der Signalaufzeichnung durch die Detektorzeilen.
Die spektrale Empfindlichkeit der zur Zeit verfügbaren CCD-Sensoren liegt jedoch nur im Bereich zwischen 0,4 und 1,0 µm. Einer Aufzeichnung der Thermalstrahlung mit einer Wellenlänge von ca. 10 µm verhindert zudem das nötige Objektiv der Kamera. Die digitale Zeilenkamera kann also gegenwärtig nur für die Strahlungsmessung im sichtbaren und im nahen infraroten Bereich eingesetzt werden.

Optoelektronischer Scanner - Funktionsprinzip Spiegel des optischen Systems schräggestellt, teils starr, teils neigbar CCD-Bildsensoren in Bildebene des Objektivs: Zeilenkamera Datenspeicherung in parallelen Speicherchips, Datenfernübertragung Zu größerer Auflösung auf Grafik klicken. Quelle: Universität Potsdam (Hartmut Asche)

Engl. opto-mechanical scanner; syn. optisch-mechanischer S., Rotationsscanner; Scanner, der mittels eines rotierenden oder oszillierenden Spiegels oder Prismas das Gelände in Abhängigkeit von Rotations- oder Oszillationsfrequenz, von Geschwindigkeit der Plattform und von der Flughöhe streifenweise abtastet. Die Abtastzeilen (Scan-Zeilen) liegen mit einer gewissen Zeilenschiefe genähert senkrecht zur Flugrichtung ( Across-Track Scanning).

Kontinuierlich wird die Strahlung aus einem kleinen Raumwinkel, dem Momentanen Gesichtsfeld (IFOV), aufgezeichnet. Die durch das optische System erfasste Strahlung wird durch dichroitische Strahlenteilung in den optisches Glas durchdringenden Spektralanteil des sichtbaren Lichts sowie des nahen und mittleren Infrarots und den an optischem Glas gespiegelten thermalen Infrarots gespalten. Mittels Dispersionsprisma oder Interferenzgitter werden die sichtbaren und nah- bis mittelinfraroten Strahlungsanteile in verschiedene Wellenlängenbereiche zerlegt, entsprechenden Detektoren zugeführt, dort in elektrische Signale und über einen Verstärker abschließend durch Analog/Digitalwandlung in ein digitales Signal transformiert. Speicherung erfolgt auf Magnetbändern hoher Schreibdichte, die dann in computerkompatible Magnetbänder umgewandelt werden (CCT – Computer Compatible Tapes) oder direkt auf CCT. Nachteile der Datenaufzeichnung mit optomechanischen Scannern sind Abnutzung der mechanischen Bauteile, gestörte Zeilengeometrie zufolge Panoramaverzerrung und Zeilenschiefe sowie schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis und damit schlechtes radiometrisches Auflösungsvermögen.
Für die Aufzeichnung sehr vieler Spektralbänder liefern Whiskbroom-Scanner die besten Ergebnisse. Bei der geometrischen Genauigkeit liegen die Pushbroom-Scanner vorne.

Optomechanische Scanner - Funktionsprinzip Spiegel des optischen Systems rotiert um seine Achse parallel zur Flugrichtung, Fokussierung der Strahlung nach Strahlenteilung auf Detektoren, Speicherung auf Magnetband (HDDT, CCT), Datenfernübertragung Zu größerer Auflösung auf Grafik klicken. Quelle: Universität Potsdam (Hartmut Asche)

Optomechanische Satellitenscanner-Systeme sind z. B.:

• Landsat-Serie (USA): MSS, TM, ETM+
• GOES (USA): Imager, Sounder
• TIROS (USA): AVHRR
• Seastar (USA): SeaWiFS

Optomechanische Flugzeugscanner-Systeme sind z.B.:

• Daedalus: AADS 1268
• DAIS 7915
• Hymap

s. Umlaufbahn

Eine imaginäre, riesige Fläche, die von der Umlaufbahn eines Erdsatelliten beschrieben wird. Sie reicht durch den Erdmittelpunkt.

Ursprünglich Serie von Erdbeobachtungssatelliten der US-amerikanischen Firmen Orbital Image Corporation und der Orbital Sciences Corporation, heute betrieben von GeoEye.

OrbView-1	OrbView-2	OrbView-3
Quelle: http://www.orbimage.com

• OrbView-1
  wurde 1995 gestartet und war weltweit der erste privat entwickelte und betriebene Erdbeobachtungssatellit. Er ist nicht mehr aktiv. Der in 740 km Höhe fliegende Satellit wurde hauptsächlich zur Beobachtung von Unwettern und Wettersystemen benutzt. Sein Sensor arbeitete im monochromatischen Bereich und besaß eine räumliche Auflösung von 10 km.
• OrbView-2
  wurde 1997 gestartet und war der erste Satellit, der täglich Farbaufnahmen von den Meeres- und Landesstrukturen aufnehmen konnte. Hauptnutzer ist die NASA, die mit ihm versucht, den Kohlenstoff-Kreislauf des Planeten zu verstehen und Erkenntnisse über die globale Erwärmung zu gewinnen. Anwendungsgebiete sind Fischereiwirtschaft, Küstenbeobachtung, Schifffahrt, Landwirtschaftsmanagement. Der in 705 km Höhe fliegende Satellit arbeitet im multispektralen Bildmodus mit 8 Kanälen und besitzt eine räumliche Auflösung von 1 km. Die relativ grobe Auflösung ist ideal für großflächige Beobachtungen. Seit Dezember 2010 ist der Erdbeobachtungssensor SeaWiFS (Sea Viewing Wide Field of View) Sensor ausgefallen, weil der Satellit die Datenübertragung zur Erde eingestellt hat. Nach mehreren Monaten von weiteren Kontaktversuchen stellte die Betreiberfirma Mitte 2011 weitere Versuche ein und erklärte den Satelliten als Verlust.
• OrbView-3
  gelangte im Juni 2003 auf seine 470 km hohe, sonnensynchrone Umlaufbahn, die eine Neigung von 97° zur Äquatorebene besitzt. Der Satellit liefert hochaufgelöste (1m panchromatisch, 4m multispektral) Bilder über 5 Kanäle. Einsatzmöglichkeiten ergeben sich für Telekommunikation, Kartographie und Geodäsie, Öl- und Gasindustrie, Land- und Forstwirtschaft, Militär. Beispielsweise setzt die Europäische Union Daten von OrbView-3 zur Überwachung von subventionierten Agrarflächen ein. Seit dem 4. März 2007 liefert der Satellit Bilder mit deutlich verschlechterter Qualität.

OrbView-4 erreichte seine Umlaufbahn nicht, OrbView-5 wird unter der Bezeichnung GeoEye-1 als z.Z. (2012) höchstauflösender privater Satellit betrieben.

Weitere Informationen: GeoEye - Produkte

Engl. Akronym für Optical and Radar Federation for Earth Observation; Bezeichnung für ein Satellitenprogramm, das Italien und Frankreich gemeinsam seit 2006 durchführen. Italien steuert vier Satelliten aus dem Programm COSMO-Skymed bei, die mit dem bildgebenden Radar COSMO-SAR ausgestattet sind. Die Starts erfolgten von Juni 2007 bis November 2010.

Der Beitrag Frankreichs besteht aus zwei kleinen Satelliten des Typs Pléiades. Sie tragen Kameras, die eine Bodenauflösung von weniger als 0,7 m erreichen. Der Start des ersten Satelliten erfolgte am 17. Dezember 2011 mit einer Sojus-Rakete vom europäischen Weltraumzentrum in Französisch-Guayana. Der Start des zweiten Pleiades-Satelliten wird nicht vor März 2013 erfolgen, um genügend Zeit zur Überprüfung des ersten Satelliten zu geben. Die Pléiades-Satelliten werden von Astrium (Satellitenbus) und Thales Alenia Space (Nutzlast) in Frankreich gebaut. Sie wiegen 1750 kg und werden die Erde auf einer sonnensynchronen Bahn in 619 km Höhe umlaufen. Sie sind für eine Lebensdauer von fünf Jahren konzipiert.

Engl. ortho image, franz. ortho-image; ein durch die absolute Entzerrung (Geocodierung) verändertes Fernerkundungsbild.

DIN 18716 definiert es als ein "durch geometrische Bildtransformation korrigiertes Bild, das geometrisch einer orthogonalen Projektion des Geländes auf eine kartographische Bezugsfläche entspricht".

'Orthobild' ist ein allgemeiner Begriff für geocodierte Bildprodukte beliebiger Sensoren (im Unterschied zum Orthophoto, welches nur aus Photographien hergestellt wird). Orthobilder werden heutzutage üblicherweise digital hergestellt und dienen als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Bildplänen und Bildkarten oder als Datenquelle zur Herstellung oder Aktualisierung von Strichkarten. Typische Eigenschaft eines Orthobildes ist der einheitliche Maßstab im gesamten Bild. Es treten somit keine Verzerrungen mehr auf und die Entnahme von Flächen, Strecken und Winkeln sowie eine Identifizierung von Objekten ist möglich.

In der Photogrammetrie ein durch Differentialentzerrung bzw. digitale Entzerrung gewonnenes analoges, photographisches bzw. digitales entzerrtes und maßstabsgetreues Luftbild, das in guter Näherung einer Orthogonalprojektion (senkrechte Parallelprojektion) des abgebildeten Teils der Erdoberfläche entspricht. Das Luftbild wird dabei auf ein orthogonales Koordinatensystem projiziert. Ein Orthophoto-Luftbild ist flächentreu und winkeltreu wie Karten im Plan-Maßstab, eignet sich als Planungsgrundlage und ist die Grundlage für die Fortschreibung von Karten durch Luftbilder (z.B. im Maßstab 1:5.000 oder 1:10.000). Überlagerungen von Karte und Bild sind ebenfalls einfach möglich. Heute werden Orthophotos fast nur noch digital erzeugt.

Engl. ortho photo mosaic, franz. mosaique des ortho-images; ein "aus einzelnen digitalen Bilddaten auf ein gemeinsames absolutes Bezugsystem transformiertes Gesamtbild, bei der die Helligkeits-, Kontrast- und Farbunterschiede zwischen den einzelnen Teilbildern durch radiometrische Verarbeitung minimiert werden".

Engl. ocean colour; die "Farbe" des Ozeans wird bestimmt durch das Zusammenwirken des einfallenden Lichtes mit im Wasser vorhandenen Substanzen oder Teilchen. Die wichtigsten Bestandteile sind frei treibende, photosynthetische Organismen (Phytoplankton) und anorganische Schwebstoffe.
Bei der Fernerkundung von Wasserinhaltsstoffen wird deren Eigenschaft genutzt, daß sie die aus dem Wasser rückgestreute Sonnenstrahlung im sichtbaren und nahen infraroten Spektralbereich verändern. Phytoplankton enthält Chlorophyll, welches Licht im blauen und roten Spektralbereich absorbiert und im grünen Bereich emittiert. Schwebstoffe können Licht reflektieren und absorbieren, was die Klarheit (Lichtdurchlässigkeit) des Wassers reduziert. Gelöste Stoffe können ebenfalls die Wasserfarbe beeinflussen.
Instrumente, welche die Strahlungsintensität bestimmter Wellenbereiche messen (Radiometer) beobachten an Bord von Satelliten die Meeresoberfläche. Die gemessene Strahlung kann dann quantitativ in Bezug gesetzt werden zu verschiedenen Bestandteilen der Wassersäule, die mit dem sichtbaren Licht interagieren, wie eben Chlorophyll. Die Chlorophyllkonzentration kann ihrerseits herangezogen werden, um die Menge Kohlenstoff zu bestimmen, die über die Photosynthese in Pflanzen gebunden wird (Primärproduktion). Der Aufnahmepunkt und die, verglichen mit dem menschlichen Auge, empfindlicheren Sensoren führen zu den phantastischen Farbdarstellungen der Ozeanfarben.
Gegenüber punktuellen Wasserproben erlauben Fernerkundungsdaten die Erfassung räumlicher Zusammenhänge und die Darstellung der hohen räumlichen Variabilität von Wasserinhaltsstoffen. Allerdings können die ermittelten Daten über die Chlorophyll-Konzentration keine Aussage machen über die Verteilung der verschiedenen Arten des Phytoplankton.
Zu den Sensoren, die satellitengestützt die Ozeanfarbe messen, gehören MERIS, MODIS, MOS, SeaWiFS. Informationen zu den Sensoren und Bildbeispiele bietet die International Ocean Colour Coordinating Group.

	Ozeanfarbe im Bereich des Golfstroms Probably the most dominant oceanographic feature of the western North Atlantic Ocean is the Gulf Stream. The northern edge of that current is clearly visible in the chlorophyll field measured by SeaWiFS on 3 April 2003. As the Gulf Stream flows eastward it forms meanders that occasionally pinch off to form clockwise-rotating warm-core rings to the north and counterclockwise- rotating cold-core rings to the south. Cold-core rings generally have higher chlorophyll concentrations (and lower surface temperatures) than the surrounding water, and a few of them can be described in this image. Cold core rings tend to form in the east and then gradually migrate towards the southwest. Some have been reported to remain recognizable for up to two years.
	On May 11, 2002 clear skies revealed the highly productive waters off the eastern United States and Canada to the SeaWiFS radiometer. The two images provided here are derived from the same raw data, but are processed in different ways. The first image is a quasi-true-color view formed by using the red, green, and blue spectral bands from the sensor as the red, green, and blue components of the image. The second image is a pseudo-color representation of sea surface chlorophyll concentrations overlaid on the quasi-true-color image. You will note that the chlorophyll image brings out much more of the complexity in this part of the Atlantic Ocean. In this view the waters over Georges Bank and in the Gulf of Maine exhibit the high chlorophyll concentrations that mark thriving phytoplankton populations which are the base of the food web for most of the rest of those ecosystems. To the south, chlorophyll concentrations decrease rapidly as one crosses the northern boundary of the meandering Gulf Stream. To the east of Georges Bank one of the meanders has pinched off into a large warm core ring. Zu höherer Auflösung auf Grafiken klicken. Quelle: NASA

Gründe für die Messung der Ozeanfarbe:

• Erforschung des ozeanischen Kohlenstoffkreislaufs
• Informationen über den Wärmehaushalts der oberen Ozeanschichten
• Steuerung der Fischerei
• Planungsfragen der Küstenzonen

Weitere Informationen:

• Ocean Color Web (NASA, GSFC)
• Ocean Color (NASA Goddard Earth Sciences (GES) Data and Information Services Center (DISC))
• International Ocean Colour Coordinating Group - Startseite
• Ableitung von Wasserinhaltsstoffen und Aerosolen im optischen Spektralbereich (Andreas Neumann, DLR)
• African dust leads to large toxic algal bloom (NASA)
• Ocean Colour Instruments (The Earth Observation Handbook Rio+20)

Die Ozeanfernerkundung (ocean remote sensing) ist ein Teilbereich der Gewässerfernerkundung, der sich unter zivilem und militärischem Blickwinkel mit dem Zustand der Ozeane und deren Wechselwirkungen mit anderen Segmenten der Erdsystems befasst und dabei Fernerkundungstechnologien einsetzt.
Ozeane bedecken rund 71 % der Erdoberfläche und entziehen sich alleine durch diese Größe einer bloßen Erforschung und Beobachtung mit in situ-Methoden, sondern sind ideales Objekt für den Einsatz großflächiger Fernerkundung mit bei Bedarf hoher temporaler Auflösung.
Ozeane sind für uns wichtig als Nahrungs- und Rohstoffquelle. Darüber hinaus dienen sie als Transportwege, sind von entscheidender Bedeutung für die Bildung von Wettersystemen und die CO₂-Speicherung, und sie sind ein wichtiges Glied im Wasserkreislauf der Erde. Das Verständnis für die Ozeandynamik ist wichtig für die Abschätzung der Fischvorräte, für die Planung von Schiffsrouten, für die Vorhersage von Auswirkungen von Phänomenen wie El Niño, für die Vorhersage und Beobachtung von Stürmen um die Schadenswirkungen auf Schifffahrt, Offshore-Aktivitäten und Küstensiedlungen zu reduzieren. Aus diesen Gründen gehören zum Studium der Ozeandynamik unter anderem die Informationsgewinnung über Wind und Wellen (Richtung, Geschwindigkeit, Stärke), die Tiefenmessung (Bathymetrie), die Wassertemperatur und die Produktivität der Ozeane (Primärproduktion).
Küsten sind ökologisch empfindliche Schnittstellen zwischen Meer und Land und reagieren auf Veränderungen, die durch wirtschaftliche Erschließungsmaßnahmen, Landnutzungsänderungen hervorgerufen werden. Oft sind Küstenstreifen biologisch vielfältige Gezeitenzonen. Küsten sind häufig stark urbanisiert. Über 60 % der Weltbevölkerung leben in Meeresnähe, was die Küsten unter starken anthropogenen Stress setzt.
Aus diesen Gründen benötigen Behörden weltweit verlässliche Monitoring-Daten um Veränderungen durch Küstenerosion, Verlust natürlicher Habitate, Verstädterung, Abwassereintrag und Belastungen im Offshorebereich zu dokumentieren. Viele Aspekte der Dynamik des offenen Ozeans und der Küstenregionen können mit Hilfe von Fernerkundung überwacht und kartiert werden.

Beispiele für ozeanbezogene Fernerkundungsanwendungen:

• Identifizierung von ozeanographischen Mustern
  • Strömungen, regionale Zirkulationsmuster, Scherungen
  • Frontalzonen, interne Wellen Schwerewellen, Wirbel, Auftriebsgebiete, Bathymetrie von Flachwasserzonen
• Sturmvorhersage
  • Informationen über Wind- und Wellenparameter
  • Sturmflutvorhersage
• Information über die Wechselwirkung Ozean, Eis und Atmosphäre
  
  
• Einschätzung der Fischbestände und der Lebensbedingungen mariner Säugetiere
  • Monitoring der Wassertemperatur
  • Wasserqualität
  • Ozeanproduktivität, Phytoplanktonkonzentration und Verdriftung
  • Aquakulturinventur und -monitoring
• Ölverschmutzung
  • Kartierung und Vorhersage von Ausmaß und Verdriftung von Ölverschmutzung
  • Strategische Unterstützung für Bekämpfungsmaßnahmen der Ölpest
  • Identifizierung von natürlichen Ölaustrittstellen für die Exploration
• Schifffahrt
  • Schifffahrtsroutenbestimmung, -optimierung
  • Verkehrsdichtestudien
  • Fischereiüberwachung
  • Küstennavigation
  • Kartierung küstennaher Tiefenverhältnisse
• Gezeitenökosystem / Wattenmeerökosystem
  • Gezeiten- und Sturmeffekte
  • Beschreibung der Land-/Wasserschnittstelle
  • Kartierung von Küstenliniencharakteristika und Stranddynamik
  • Kartierung der Küstenvergetation
  • Menschliche Aktivitäten / Einwirkungen
• Meereis
  • Konzentration der Eisdecke
  • Eistyp / Alter / Bewegung
  • Eisbergerkennung, -verfolgung
  • Erkennung von Leads/Eisrinnen (sichere Schiffspassagen; Wärmetransporte in die Atmosphäre)
  • Eiszustand (Zerfall der Eisdecke)
  • Meteorologische und Global Change-Forschung

Weitere Informationen:

• Gewässer und Fernerkundung
• Oceanography from Space (D. Stammer, IfM)
• Bathymetry from Space (IGPP)
• Der Ozean als Wärmemaschine unseres Planeten (Dirk Olbers, AWI; aus: Olbers, D. (2001). Der Ozean als Wärmemaschine unseres Planeten, in: Eiskalte Entdeckungen,  Forschungsreisen zwischen Nord- und Südpol, pp. 30-41, Herausg. G.Lange, Delius Klasing  Verlag, Bielefeld.
• Die Erde ist ein feuchter Fußball (Dirk Olbers, AWI)
• The Ocean's Carbon Cycle (NASA Earth Observatory)
• Satellitenfernerkundung (BSH)
• Marine Fernerkundung (DeMarine)
• Fernerkundung des Meereises mit passiven und aktiven Mikrowellensensoren (Diss. Lars Kaleschke)
• Ocean Remote Sensing Links (APL)
• CEOS EO Handbook – Measurement Categories: Oceans (CEOS)
• NASA Oceanography (NASA Science Earth)
• world ocean review 2010 (maribus.com)
• NASA Earth Observatory - Features: Oceans (NASA)
• Ocean Monitoring and Forecasting (MyOcean)
• Kleines, aber lohnendes Ozean-Tutorial (NOAA, JetStream - Online School for Weather)

Syn. Ozeansalinität, engl. ocean salinity; Meerwasser hat einen durchschnittlichen Salzgehalt (Salinität) von 3,5 % Massenanteil. Salinität wird im einfachsten Fall als Massenanteil in g/kg (Gramm Salz pro Kilogramm Salzwasser bzw. Lösung), in Prozent (1 % entspricht 10 g/kg) oder in Promille angegeben. Heute üblich und empfohlen ist die Angabe in der dimensionslosen Einheit PSU (Practical Salinity Units). Sie gibt an, wie viel Gramm Salz in einem Kilogramm Wasser gelöst sind.

Long-Term Composite Image: 25-Aug-11 to 07-Jul-12

Sea surface salinity data taken by the NASA Aquarius instrument. Reds show higher salinity (40 grams per kilogram) and purples show relatively low salinity (30 grams per kilogram). Preliminary (Version 1.3) data contain uncertainties and, over time, will be updated as further calibration and validation work are completed. Data on these images in the southernmost ocean regions are not yet reliable as they are associated with high winds and low surface temperatures. The north-south striped patterns are artifacts of small residual calibration errors and thus are not real. Low salinity values immediately adjacent to land and ice-covered areas are due to proximity to coastlines or ice edges, which introduces errors into the data. The maps show several well-known ocean salinity features such as higher salinity in the subtropics; higher average salinity in the Atlantic Ocean compared to the Pacific and Indian oceans; and lower salinity in rainy belts near the equator, in the northernmost Pacific Ocean and elsewhere. These features are related to large-scale patterns of rainfall and evaporation over the ocean, river outflow and ocean circulation. Maps produced by Norman Kuring, NASA Goddard. Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken Quelle: NASA - Goddard Space Flight Center

Die Salinität kann mit Hilfe eines Salinometers bestimmt werden. Dabei wird ausgenutzt, dass die elektrische Leitfähigkeit des Wassers proportional zum Salzgehalt ist. Je höher die Salinität, umso geringer ist der Widerstand oder umso größer ist die Leitfähigkeit der untersuchten Meerwasserprobe. Die Messungen erfolgen in situ mit großer Genauigkeit aber mit geringer räumlicher und zeitlicher Auflösung. Globale Daten versprechen die neuen Satellitenmissionen Aquarius (NASA) und SMOS (ESA). Sie messen aber lediglich die Salinität der obersten Millimeter der Wasserflächen.

Aquarius Mission Data to Help Multi-Facet Study Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken Quelle: NASA

The Aquarius radiometer instruments will take a "skin" reading of the oceans' salt content at the surface. From these data of salinity in the top 1 cm) of the ocean surface, Aquarius will create weekly and monthly maps of ocean surface salinity all over the globe for at least three years. To better understand what's driving changes and fluctuations in salinity - and how those changes relate to an acceleration of the global water cycle and climate change - scientists will go deeper. Along with temperature, ocean salinity is a key driver of ocean currents, a critical factor in climate processes, and an indicator of Earth's changing water cycle. Measuring salinity from space has been one of the great technological challenges of satellite ocean studies. But once Aquarius starts delivering its salinity data, with accuracy equal to a pinch of salt in a gallon of water, a new challenge begins. "The next question is: How do you understand what the satellite sees?" said Yi Chao of NASA's JPL in Pasadena, Calif. Cho is the Aquarius project scientist. "Without deploying instruments under the ocean's surface, we do not know how to fully interpret the satellite observations of surface salinity." To help address that question, NASA has a new field experiment: SPURS - Salinity Processes in the Upper Ocean Regional Study. Scientists will set their sights on taking an unprecedented variety of measurements around one of the saltiest spots in the Atlantic Ocean as part of the SPURS experiment, in concert with the Aquarius mission. SPURS will use existing Argo floats and instruments on commercial cargo ships in addition to surface drifters, moored buoys, torpedo-like gliders, an autonomous submersible, and instruments based on a research ship to build a detailed, three-dimensional view of the ocean processes affecting salinity.

Weltweit gesehen und auch bezogen auf die gesamte vertikale Erstreckung der Ozeane liegt der Wert für die Ozeansalinität zwischen ~33-37 ppt bzw. psu, der Durchschnittswert für alle Ozeane beträgt 35 psu. Die Werte für die Teilmeere sind unterschiedlich. Die größten Salzgehalte findet man in den Subtropen, wo die Verdunstung den Niederschlag überschreitet. Diese Regionen korrespondieren mit den Wüsten, die in gleicher Breitenlage auf dem Land vorkommen. Niedrigere Salzgehalte im Oberflächenwasser treten im Allgemeinen in Äquatornähe aufgrund der hohen Niederschläge auf, sowie in Richtung der höheren Breiten durch schmelzendes Eis und Schneefall. Die Ostsee hat einen Salzgehalt von 0,2 bis 2 %. Einige Binnenseen ohne Abfluss haben weit höhere Salzanteile im Wasser; das Tote Meer ist für seinen Salzgehalt von 28 % bekannt. Der Mittelwert gilt somit vor allem für das Hauptvolumen der Ozeane und auch für die meisten Nebenmeere wie etwa die Nordsee.

Das Salz der Ozeane stammt aus der Zeit, als sich nach der Abkühlung und Verfestigung der Erdkruste die erste Wasserhülle bildete, der Urozean. Seitdem wirken zwei gegenläufige Prozesse auf den Salzgehalt ein: wenn am Meeresboden Sedimentmaterial in den geologischen Untergrund absinkt, dann wird mit dem eingeschlossenen Porenwasser Salz entfernt, ungefähr ebensoviel, wie dem Meer ständig durch Verwitterung von Gestein zugeführt wird. Beide Prozesse waren in den erdgeschichtlichen Perioden verschieden intensiv, es gab Perioden mit starker Gebirgsbildung und Perioden mit starker Erosion. Vieles spricht dafür, daß vor 270 Millionen Jahren der Salzgehalt des Weltmeers sogar höher als heute war, denn im Perm-Zeitalter verdunstete viel Meerwasser in Flachwassergebieten. Meersalz wurde in Salzlagerstätten festgelegt. Damals war der Salzgehalt vielleicht 42 Promille.
Auch während der Kaltzeiten des Pleistozäns wurde aus dem Weltozean stammendes Wasser als Süßwassereis auf dem Land abgelagert. Deshalb war der Salzgehalt des Weltmeers vor 20.000 Jahren wohl 35,9 Promille gegenüber 34,7 Promille in der Gegenwart.

Flat Map of Ocean Salinity The average density of sea surface water can be calculated from the average sea surface temperature and salinity using the state equation for seawater. The image shows the long term average sea surface density, with light blue regions having the least density and dark blue regions having the greatest density. The sea surface density variations are actually very small, less than 3% overall, but the variation is very important. There are three stable, dense regions in the ocean's surface, one in the sea around Iceland, Greenland, and Scandinavia and the other two near or under major Antarctic ice shelves. In these regions, the surface water becomes dense enough to sink and join the deep ocean currents. In fact, this sinking is thought to drive these deep currents as part of a system called the Thermohaline Circulation. This circulation has a strong effect on the Earth's climate, influencing the Gulf Stream, El Niño events, and both past and future Climate Shifts. Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken Quelle: MetEd / NASA

Gewöhnlich besteht der Schichtungsaufbau der Ozeane aus relativ warmem Wasser an der Oberfläche mit einem höheren Salzgehalt, das über geringer salinarem Tiefenwasser liegt. Diese zwei Regionen durchmischen sich nicht, außer in ganz bestimmten Regionen. Die Meeresströmungen, also die Bewegungen der Ozeane in der Oberflächenschicht werden meist vom Wind angetrieben. In bestimmten Bereichen nahe der polaren Ozeane wird das kalte Oberflächenwasser wegen Verdunstung und Eisbildung noch salzhaltiger. Daher wird in diesen Gebieten das Oberflächenwasser ausreichend dicht um in die Tiefen des Ozeans abzusinken. Diese Verfrachtung von Wassermassen in die Tiefe zwingt das dort befindliche Wasser horizontal auszuweichen, bis es eine Region auf der Erde findet, in der es aufgrund von Dichteunterschieden wieder an die Oberfläche aufsteigen kann und damit die Strömungsschleife schließt. Dies geschieht gewöhnlich in Meeresbereichen um den Äquator, vorrangig im Pazifik und im Indik. Diese großräumige, langsame Strömung wird thermohaline Zirkulation genannt, da sie durch Unterschiede in Temperatur und Salinität des Meerwassers angetrieben wird.

Durch die globale Ozeanzirkulation wird Wärme vom Äquator zu den hohen Breiten transportiert. Der Nordatlantikstrom verschafft auf diese Weise den mittleren Breiten Europas ein wärmeres Klima als den gleichen Breiten an der Ostseite Nordamerikas.
Eine Erhöhung der Dichte von Wasser führt zu dessen Absinken und löst somit eine vertikale Zirkulation aus. Diese Zirkulation im Ozean ist die durch Temperatur- und Salzgehalt angetriebene vertikale Ozeanzirkulation – bekannt als globale thermohaline Zirkulation.
Je kälter und salziger Wasser ist, umso schwerer ist es. Wenn Wasser aus dem Ozean verdunstet, steigt der Salzgehalt, und die Oberflächenschicht wird schwerer; Niederschlag reduziert den Salzgehalt. Ebenso erhöhen oder verringern das Gefrieren von Meerwasser oder Schmelzprozesse den Salzgehalt. Der Gefrierungsprozess extrahiert zum Beispiel Süßwasser in der Form von Eis und hinterlässt dichtes, salziges, kaltes Oberflächenwasser.
Zu Dichteunterschieden des Meerwassers trägt die Salinität üblicherweise in geringerem Maße als die Temperatur bei. Falls aber salzhaltigeres Wasser über salzärmerem Wasser liegt, dann muss die Temperaturdifferenz zwischen beiden groß genug sein, um eine stabile Schichtung (weniger dichtes Wasser über dichterem Wasser) zu gewährleisten. Polnahes Meerwasser weist die höchsten Salzgehalte weltweit auf. Trotz der Offenheit der Struktur des Eises passen die meisten Unreinheiten (Salz) nicht zwischen seine Molekularstruktur. Deshalb "fällt" beim Gefriervorgang Salz "aus" -  Süßwassereis entsteht, nicht gefrorenes Wasser wird salzhaltiger.
Die Oberflächenwassertemperatur wird schon seit einigen Jahrzehnten routinemäßig per Satellit gemessen, und die Fernerkundung der Oberflächensalzgehalte ist ein wichtiger Zusatz für unser Wissen über die Ozeanzirkulation.

Weitere Informationen:

• Ocean Salinity Viewed from Sea and Space (NASA)
• Die globale thermohaline Zirkulation und ihre Rolle im Klimasystem (PIK)
• Sea Surface Temperature, Salinity and Density - Animationen (NASA)

Als Versauerung der Meere wird die Abnahme des pH-Wertes des Meerwassers bezeichnet. Verursacht wird sie durch die Aufnahme von Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Erdatmosphäre. Der Vorgang zählt neben der globalen Erwärmung zu den Hauptfolgen der menschlichen Emissionen des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid. Während Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre physikalisch zu steigenden Temperaturen auf der Erde führt, wirkt es im Meerwasser chemisch. Die Versauerung durch Gase lässt sich ausschließlich auf CO2 zurückführen, die Emissionen anderer Treibhausgase wie Methan oder Lachgas tragen nicht dazu bei. Darüber hinaus spielen Säureeinträge wie Dünnsäure und andere Umweltverschmutzungen eine geringe Rolle (aber nicht keine).

Die Folgen dieser Versauerung betreffen zunächst kalkskelettbildende Lebewesen, deren Fähigkeit, sich Schutzhüllen bzw. Innenskelette zu bilden, bei sinkendem pH-Wert nachlässt. Weil diese Arten oft die Basis der Nahrungsketten in den Ozeanen bilden, können sich daraus weitere schwerwiegende Konsequenzen für die zahlreichen von ihnen abhängigen Meeresbewohner und in der Folge auch für die auf diese angewiesenen Menschen ergeben.
Der pH-Wert ist für ideal verdünnte Lösungen definiert und daher auf das salzhaltige Meereswasser nicht direkt anwendbar. Um Durchschnittswerte für Meereswasser angeben zu können, müssen darüber hinaus Modelle angewendet werden, um ein chemisches Gleichgewicht des Ozeans zu simulieren. Hierzu werden derzeit drei verschiedene Modelle mit daraus folgenden Skalen angewendet, die um bis zu 0,12 Einheiten auseinander liegen. Durchschnittswerte können daher nur im Rahmen des zugrundeliegenden Modells verglichen werden.

Das Meerwasser ist mit einem pH-Wert um 8 leicht basisch. Nach einer Zusammenfassung der britischen Royal Society weist das Oberflächenwasser der Meere heute bis in eine Tiefe von 50 m typischerweise pH-Werte zwischen 7,9 und 8,25 auf, mit einem Durchschnittswert von 8,08.Die wichtigsten Ursachen für diese Differenz um 0,25 Einheiten sind die Temperatur des Wassers, der lokale Auftrieb von kohlenstoffdioxidreichem Tiefenwasser, sowie die biologische Produktivität, die dort, wo sie hoch ist, in Form von Meereslebewesen viel Kohlenstoffdioxid bindet und in tiefere Wasserschichten transportiert.

Eine Möglichkeit, frühere pH-Werte zu rekonstruieren, bietet die Analyse von Sedimenten. Aus der isotopischen Zusammensetzung von Borhydroxiden lässt sich bestimmen, dass der pH-Wert an der Meeresoberfläche vor etwa 21 Millionen Jahren etwa 7,4 ± 0,2 betrug, bis er vor ungefähr 7,5 Millionen Jahren auf den Wert von 8,2 ± 0,2 stieg. Da der pH-Wert der Meere über den Henry-Koeffizienten direkt mit der Kohlenstoffdioxidkonzentration der Atmosphäre gekoppelt ist, lassen sich so auch Paläo-CO2-Konzentrationen bestimmen. Bis zum Beginn der ozeanischen Versauerung in Folge der einsetzenden Industrialisierung im 18. Jahrhundert und des steigenden Kohlenstoffdioxidausstoßes blieb dieser Wert in etwa konstant.

Einer Studie der Stanford University zufolge, die einen vorindustriellen pH-Wert des oberflächennahen Meerwassers von durchschnittlich 8,25 annimmt, soll sich der pH-Wert durch die Aufnahme von Kohlenstoffdioxid auf den heutigen Wert von durchschnittlich 8,14 verringert haben. Eine gemeinsame Übersicht aus den USA von der National Science Foundation (NSF), der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) und dem United States Geological Survey (USGS) kommt zu dem Schluss, dass vor der Industrialisierung der durchschnittliche pH-Wert bei 8,16 lag, während er heute 8,05 beträgt. In beiden Fällen wird die Versauerung auf die menschlichen Emissionen von Kohlenstoffdioxid zurückgeführt und mit 0,11 pH-Einheiten beziffert.

Ocean Acidification Schematischer Vergleich zum Zustand der Karbonate in den Ozeanen unter den mäßig sauren Verhältnissen des späten 19. Jahrhunderts mit den stärker sauren Bedingungen, die für 2100 erwartet werden. Zu größerer Darstellung auf Grafik klicken Quelle: http://media-3.web-britannica.com/eb-media/82/152182-004-03BF73AC.jpg

Ozeanversauerung erfolgt in großem Maßstab und wird von vielen Umweltgrößen beeinflusst. In situ-Messungen besitzen in räumlicher Hinsicht (verankerte Messstationen) oder/und in zeitlicher Hinsicht (Schiffsbeobachtungen) naturgemäß Beschränkungen. Fernerkundung als relativ junge und zu entwickelnde Technologie bietet hingegen den Blick auf den gesamten Ozean mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung. Allerdings ist der Einsatz von Fernerkundungsmethoden zur direkten Überwachung von Änderungen des ph-Wertes in den Ozeanen und ihre Wirkungen auf marine Organismen gegenwärtig noch nicht möglich. Wohl aber können eine Reihe von FE-Produkten, die von Satellitendaten abgeleitet sind, wertvolle Informationen liefern und erlauben es, einige Konsequenzen der Ozeanversauerung abzuschätzen. Einige dieser Messungen messen den ozeanischen Kohlenstoffkreislauf direkt (z.B. CO2-Austauschvorgänge zwischen Atmosphäre und Ozean, POC und PIC). Andere messen geo-biochemische Reaktionen auf die Ozeanversauerung (z.B. AT, Kalkbildungsraten).
Satellitenmissionen, die unter anderem der indirekten Untersuchung der Ozeanversauerung dienen, sind z.B. die NASA-Missionen Orbiting Carbon Observatory (OCO), Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) und bis 2010 Sea-Viewing Wide Field-of-View Sensor (SeaWiFS).

Weitere Informationen:

• Observing Ocean Acidification from Space (Oceanography 2009)
• Ocean Acidification - State of the Science FACT SHEET (NOAA)