Argentinische Erdbeobachtungsmission mit internationaler Unterstützung (USA, F, I, DK, BR). Seine Aufgaben zielen auf die Untersuchung der Struktur und Dynamik der Erdoberfläche, der Atmosphäre, Ionosphäre und des irdischen Magnetfeldes.
Der Satellit besitzt eine sonnensynchrone Umlaufbahn in 705 km Höhe mit einer Umlaufzeit von 98 min und einer Inklination von 98,2°. Der Wiederholzyklus beträgt 9 Tage.

Weitere Informationen: SAC-C (CONAE)

Engl. Akronym für Stratospheric Aerosol and Gas Experiment; das SAGE III-Instrument an Bord eines Meteor-3M-Satelliten wurde im Dezember 2001 von Baikonur aus in seinen Orbit gebracht. Innerhalb des EOS-Programms hat es die Aufgabe, weltweit Langzeitmessungen über die Hauptbestandteile der Erdatmosphäre vorzunehmen. Gleichzeitig misst SAGE III die Temperatur von Stratosphäre und Mesosphäre und dokumentiert die Verteilung von Spurengasen wie Wasserdampf und Stickstoffdioxid, die eine wesentliche Rolle beim Strahlungsgeschehen und bei chemischen Vorgängen in der Atmosphäre spielen.

Weitere Informationen:

• Aerosol Research Branch (NASA)
• SAGE-III (NASA, LARC)

Engl. Akronym für Saharan Mineral Dust Experiment; in Analogie zu dem gleichnamigen trocken-heißen Sahara-Wind benanntes Projekt zur Erforschung der Strahlungswirkung von Staub und Sand und deren Einfluss auf unser Klima.

Aufgrund moderner Veränderungen aller möglichen menschlichen Tätigkeiten, wie z.B. Landwirtschaft, breiten sich die Wüsten aus (siehe z.B. das UNO-Projekt gegen Desertifikation). Außerdem herrscht seit einigen Jahrzehnten eine ausgeprägte Dürre in der Sahel-Zone. Aufgrund dieser Faktoren verändert sich auch der Gehalt an Wüstenstaub in der Atmosphäre. Um seinen Einfluss auf den Treibhauseffekt besser einschätzen zu können, müssen Messungen sowohl in der unmittelbaren Nähe der Staub-Quellen als auch in der vom Wind abtransportierten Staubfahne durchgeführt werden.

Staub aus der Sahara-Wüste wird regelmäßig vom Wind bis zu 5.000 Meter hoch in die Atmosphäre getragen und zieht dann über den Atlantik bis in die Karibik oder an die südamerikanische Küste und in das Amazonas-Gebiet, wo er z.B. düngend wirkt. Die "Staubwolken" können dabei enorme Ausmaße annehmen und in Einzelfällen mit 500.000 Quadratkilometern die Größe Spaniens erreichen. Es ist eine offene Frage, welchen Einfluss dieser Transport von Staub auf die Strahlungsbilanz in der Atmosphäre hat und somit auch, ob evtl. in vier bis fünf Kilometer Höhe Prozesse ablaufen, die dem Temperaturanstieg entgegenwirken. Staubpartikel tragen zur Wolkenbildung bei und sie können Sonnenstrahlung in den Weltraum rückstreuen oder aber die Energie speichern, je nachdem, ob es sich um helle oder dunkle Partikel handelt. Insgesamt gelangen jährlich rund fünf Milliarden Tonnen Staubteilchen oder Aerosolpartikel durch im Wesentlichen natürliche, aber auch vom Menschen verursachte Prozesse in die Atmosphäre. Der Mineralstaub aus den Wüsten der Erde hat daran einen Anteil von 1,5 Milliarden Tonnen und wiederum 60 Prozent davon entstammen dem Wüstenkomplex der Sahara.

Die Kernphase der Expedition ist für Mitte Mai bis Anfang Juni 2006 geplant. Es soll in den marokkanischen Städten Ouarzazate und Zagora stattfinden, die am Rande der Sahara im Südosten des Königreiches liegen. Diese Standorte wurden ausgewählt, weil sie einerseits dicht am Quellgebiet für Saharastaub liegen, und andererseits trotzdem noch die notwendige Infrastruktur anbieten.Sahara-fremde Einflüsse (Industriestaub aus Europa, Atlantische Strömungen) werden im Wesentlichen durch das Atlas-Gebirge abgeschirmt.

Zum einen sind Messflüge geplant, sowohl mit einer zweimotorigen Partenavia (bis 3 km NN) als auch (voraussichtlich) mit einer Falcon bis in 10 km Höhe. An Bord der Partenavia wird ein Albedometer arbeiten, ebenso wie das MOCIS-System zum Sammeln von Partikeln. An den Bodenstationen in Zagora und am Flughafen Ouarzazate werden LIDAR-Geräte die Höhenverteilung des Staubs untersuchen und ausführliche Messungen des Aerosols durchgeführt. Sonnenphotometer messen die optische Dicke, ein Bodenspektrometer die ankommende Strahlungsflussdichte am Boden.

Weitere Informationen: SAMUM - Startseite (DFG)

Bezeichnung für den Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessung. Er stellt Korrekturwerte für DGPS-Messverfahren durch das behördliche Vermessungswesen bereit.

Engl. Akronym für Synthetic Aperture Radar, dt. Radarsystem mit synthetischer Apertur; abbildendes Radar-System mit Blick seitlich zur Flugrichtung.
Da Radarwellen gegenüber dem Licht eine viel größere Wellenlänge besitzen, müssten bei Radarsystemen unrealistisch große Antennen verwendet werden, um nur annähernd die räumliche Auflösung zu erhalten die den optischen Systemen eigen ist. Beim SAR-Prinzip wird unter Ausnutzung der Satellitenbewegung die effektive Antennengrösse (Apertur) und durch Speichern der Radardaten über eine gewisse Strecke und anschließender geeigneter Verarbeitung synthetisch vergrössert, wodurch sich eine ähnliche Auflösung wie bei optischen Instrumenten erreichen lässt. Die zehn Meter lange SAR-Antenne von ERS-Satelliten erreicht dadurch das gleiche Auflösungsvermögen wie eine Antenne von 800 m Länge und liefert im sog. Image-Mode Radarbilder der Land- bzw. Wasseroberfläche mit einer Bildpunktgröße von 30 x 30 m.

SAR-Prinzip Quelle: http://www.ihe.uni-karlsruhe.de/mitarbeiter/marwan/marwan.de.html?frame=yes

Das System sendet Mikrowellen zur Erdoberfläche und misst die reflektierten Strahlen. Sein Vorteil gegenüber visuellen Systemen ist seine Einsetzbarkeit auch bei Dunkelheit und Wolkenbedeckung.
SAR-Sensoren werden je nach verwendeter Wellenlänge benannt. So ist AMI auf dem ERS-1-Satelliten ein C-Band-SAR, SIR-C/X-SAR ein multifrequentes SAR in den Bereichen des L-, C- und X-Bandes. Im Gegensatz zu optischen Sensoren ist die räumliche Auflösung von SAR Sensoren im Prinzip nicht von der Flughöhe abhängig.

ERS-Daten hauchen dem Ätna Leben ein   Zwischen 1992 und 2000 wurden SAR-Daten zur Herstellung von 100 Interferogrammen verwendet. Sie sind die Grundlage der nebenstehenden Animation. Erkennbar sind Oberflächenbewegungen des Ätnä um Beträge bis zu 14 cm. Eruptionen bewirken eine Druckentlastung, ein Ausatmen und als Folge gewöhnlich ein Zusammensinken des Ätna. Eine Wiederbefüllung der Magmakammer bewirkt die gegenläufige Bewegung. Die Wissenschaftler möchten die Beziehung zwischen der Eruptionsdynamik und der Oberflächendeformation besser verstehen lernen.   Zu Animation auf Abbildung klicken! Quelle: http://www.esa.int/../ESALE48708D_index_0.html

SAR-Daten helfen beispielsweise auch dem Eisdienst des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie bei der Beratung von Schiffen bei Fahrten in eisbedeckte Gewässer. In den Polargebieten dienen die ERS-Daten zur Bestimmung der Fließgeschwindigkeit polarer Gletscher, der Drift des Meereises, des Grades der Schneebedeckung oder der Bildung von "frischem Eis" in den Schelfgebieten, die über Massenbilanzierungen langfristig Aufschluß über klimabedingte Veränderungen geben können.

Mittels SAR-Satellitenaltimetrie kann das Relief der Meeresoberfläche ausgemessen werden, wie es durch lokale Schwereanomalien bedingt und somit zum Relief des Meeresbodens korrelierbar ist. Neu gewonnene Erkenntnisse über das Relief des Ozeanbodens sind u.a. für die Zirkulation des Tiefenwassers von Bedeutung.

Deutsches Satellitenaufklärungssystem aus fünf identischen Kleinsatelliten sowie einer Bodenstation zur Satellitenkontrolle und zur Bildauswertung bestehend. Als erst drittes System mit Radartechnik (nach den USA und Russland) können wetter- und tageszeitunabhängig hochauflösende Bilder von jedem Punkt der Erde gewonnen werden. Die Satelliten werden in den Jahren 2006 bis 2008 mit russischen Kosmos-3M Trägerraketen von Plesetsk (südl. Archangelsk) aus ins All gebracht, der Start des ersten Exemplars war am 19. Dezember 2006 erfolgreich. Die Bodenstation befindet sich in Gelsdorf bei Bonn. Benutzbar soll das System ab 2007 sein, seine volle Leistungsfähigkeit wird 2008 erreicht.

SAR-Lupe wird Bestandteil des Europäischen Aufklärungsverbunds. Im Zuge des Projekts ESGA (Europäisierung der satellitengestützten Aufklärung), das anteilig von Deutschland und Frankreich finanziert wird, werden die technischen Voraussetzungen geschaffen, um Frankreich eine Mitnutzung des deutschen Radarsystems SAR-Lupe zu ermöglichen. Deutschland erhält von Frankreich im Gegenzug den Zugriff auf das optische System HELIOS II. Die Nutzung der beiden Satellitensysteme im Verbund gilt als erster Meilenstein für eine europäische strategische Aufklärung. Die Verteidigungsministerien von Frankreich und Deutschland hatten ein entsprechendes Abkommen im Rahmen eines deutsch-französischen Gipfeltreffens 2002 in Schwerin beschlossen.
Deutschland erhält dabei Zugriff auf das HELIOS II System, welches optische und infrarote Aufnahmen liefern kann. Im Gegenzug erhält Frankreich Zugriff auf das deutsche SAR-Lupe-System, welches unabhängig vom Wetter und der Tageszeit hochaufgelöste Radarbilder liefern wird. Außerdem wird das System dahingehend erweitert, dass zukünftig auch weitere Partner eingebunden werden können.

Weitere Informationen:

• SAR-Lupe Broschüre (OHB System)
• Das erste satellitengestützte Aufklärungssystem Deutschlands SAR-Lupe (Zhouwei Zhang)
• Deutscher Aufklärungssatellit SAR-Lupe erfolgreich gestartet (A. Schütz, DLR)
• SAR-Lupe (Wikipedia-Artikel)
• Mit SAR-Lupe in neue Dimensionen (AG Friedensforschung, Universität Kassel)
• SAR-LUPE Statusbericht (OHB System)

Natürliche (Monde als Planetenbegleiter) oder künstliche Himmelskörper, im üblichen Verständnis solche, die sich im elliptischen oder kreisförmigen Orbit um die Erde befinden, aber auch solche auf Umlaufbahnen um andere Planeten.
Die künstlichen Satelliten sind vom Menschen gebaute Raumflugkörper, die die Erde, den Mond oder einen anderen Himmelskörper z.B. die Sonne, Asteroiden und die Planeten Venus, Mars und Jupiter auf einer Umlaufbahn umkreisen. Bei den extraterrestrischen Satellitenmissionen steht die Gewinnung von Informationen über die betreffenden Himmelskörper im Mittelpunkt. Irdische Satelliten besitzen im allgemeinen wissenschaftliche, wirtschaftliche (z.B. Telekommunikation, Navigation oder Ernteüberwachung), industrielle oder militärische Aufgaben.

Bemannte Raumfahrzeuge auf Umlaufbahnen wie z.B. Raumkapseln, Raumgleiter (Space Shuttle) und Raumstationen (ISS) werden ebenfalls den künstlichen Satelliten zugerechnet. Gleiches gilt auch für auf Umlaufbahnen befindlichen Weltraummüll (z.B. ausgebrannte Raketenbooster, leere Treibstofftanks). Diese Arten künstlicher Satelliten bleiben aber in diesem Kontext vernachlässigt.

Die Sowjetunion schickte 1957 mit dem Sputnik 1 den ersten Satelliten ins All. Seither haben ca. 40 weitere Staaten Satelliten entwickelt, gestartet und betrieben. Heute umkreisen etwa 3.000 Nutzsatelliten die Erde.

Grössere Satelliten werden auch oft als Plattform bezeichnet. Satelliten, die beispielsweise vom Space Shuttle ausgesetzt und eventuell später wieder eingefangen werden, haben oft die Bezeichnung "Freiflieger".

Kleinere Satelliten besitzen nach ihrem Gewicht eine eigene Klassifizierung:

• Minisatelliten (100 - 1.000 kg)
• Mikrosatelliten (10 - 100 kg)
• Nanosatelliten (1 - 10 kg)
• Picosatellit (<1 kg)

Ein Satellit bleibt auf seiner Umlaufbahn wegen des Gleichgewichts zwischen seiner Geschwindigkeit und der Anziehungskraft zwischen Satellit und Erde.

Die Mindestflughöhe bei künstlichen Erdsatelliten liegt bei ca. 200 km, da sonst die bremsende Wirkung der Erdatmosphäre noch zu groß ist. Ein Umlauf um die Erde in dieser Flughöhe dauert ca. 90 min bei einer Geschwindigkeit von ca. 28.000 km/h. Satelliten umkreisen die Erde häufig von W nach O, da so die Erddrehung beim Start mit genutzt werden kann, um die Umlaufgeschwindigkeit zu erreichen.

Satelliten in einem hohen, geosynchronen Orbit stehen in beständigem Kontakt mit der Erde, z.B. der Bodenstation oder den Fernsehempfängern. Satelliten auf niedrigen Umlaufbahnen können von den Bodenstationen bis zu 12 mal pro Tag kontaktiert werden. Bei jedem Kontakt übermittelt der Satellit Informationen bzw. erhält Instruktionen. Jeder Kontakt muss in der Überfliegungsphase durchgeführt werden, die ca. 10 min dauert.

Satelliten bestehen im allgemeinen aus einem sog. Satellitenbus und einer darauf montierten Nutzlast (engl. payload). Der Satellitenbus ist die eigentliche mechanische Trägerstruktur und enthält alle von der Nutzlast gemeinsam genutzten Untersysteme wie Stromversorgung (Sonnenpanele, Batterien, engl. power distribution unit, Akron. PDU, etc.), Recorder zur Aufzeichnung der Daten, Kommunikationseinrichtungen (um mit Bodenstationen in Kontakt treten zu können), Einrichtungen um den Wärmehaushalt des Satelliten zu regeln, Lageregelungssystem (engl. attitude and orbit control system, Akron. AOCS) und die Instrumente zur Positionsbestimmung.

Klassifikationskriterien sind neben Größe und Missionszweck die Art der Umlaufbahn (geostationär, polumlaufend) oder der Einsatz von passiven bzw. aktiven Sensorsystemen.

Die Nutzlast besteht bei Fernerkundungssatelliten oft aus mehreren Sensorsystemen, die für unterschiedliche Beobachtungsobjekte konstruiert wurden. Dafür werden auch verschiedenartige Detektor-Technologien verwendet. Auf dem Satelliten ERS-2 befinden sich z.B. ein aktives abbildendes Radar zur Kartierung der Erdoberfläche und der Ozeane, ein Altimeter zur Bestimmung der Geländehöhe, ein passives Mikrowellengerät zur Temperaturmessung und ein Ozonsensor. Mit der Vielzahl an Sensoren für unterschiedlichste Einsatzzwecke auf ENVISAT wurde ein vorläufiges Extrem erreicht. Künftige Missionen, zumindest im Rahmen der ESA werden kleiner und billiger ausfallen und mit begrenzter Nutzlast auf ein eng umrissenes Ziel ausgerichtet sein, wie beispielsweise CryoSat.

Kataloge zu Satelliten- und anderen Raumfahrtmissionen:

• Satellite mission catalogue (CEOS Yearbook)
• Satellite missions by agency (CEOS Yearbook)
• Space Statistics (NASA)
• Earth Observation Satellites: Current (ERSC)
• Solar System Exploration (NASA)
• Gunter's Space Page
• The Satellite Encyclopedia (sehr gute Übersicht)

Satelliten-Auswertezentren der Europäische Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten (EUMETSAT). Die SAFs sind integraler Bestandteil des verteilten EUMETSAT Bodensegmentes. SAFs nutzen die Erfahrungen und Expertisen der Mitgliedsstaaten und sind verantwortlich für die anwendungsbezogene Prozessierung von Satellitendaten. Jedes SAF wird von einem internationalem Konsortium entwickelt und betrieben, das unter der Leitung eines nationalen Wetterdienstes steht. Forschung, Daten, Produkte und Dienstleisungen der SAFs ergänzen dabei die Aktivitäten der EUMETSAT Zentraleinrichtung in Darmstadt. Zur Zeit existieren acht SAFs in unterschiedlichen Entwicklungstadien, mit Spezialisierung auf folgende Bereiche:

• Support to Nowcasting and very short range forecast (Nowcasting und Kurzfristvorhersage)
• Ocean and Sea Ice (Ozean und Meereis)
• Climate Monitoring (Klimaüberwachung)
• Numerical Weather Prediction (numerische Wettervorhersage)
• Land Surface Analysis (Landoberflächenanalyse)
• GRAS Meteorology (Meteorologische Nutzung des GRAS Sensors)
• Ozone Monitoring (Ozon Überwachung)
• Support to Operational Hydrology and Water Management (operationelle Hydrologie und Wasserwirtschaft)

Weitere Informationen:

• EUMETSAT SAFs (EUMETSAT)
• Satellite Application Facility on Climate Monitoring (DWD)

Satellitengestütztes Radarverfahren zur Erkundung der Meeresoberfläche mit dem Ziel, die Höhe des Meeresspiegels abzuleiten. Dabei werden in Nadirrichtung mit einer Trägerfrequenz im Ku-Band (13,5-13,8 GHz) und mit Wiederholraten von mindestens 1 KHz frequenzmodulierte Impulse von wenigen Nanosekunden Dauer ausgestrahlt. Der Radarimpuls wird bis auf eine von Wind und Seegang abhängige Streuung reflektiert und nach wenigen Millisekunden Laufzeit wieder empfangen. Das Impulsecho wird quantifiziert und einer theoretischen Impulsantwort angepasst. Dabei werden drei Parameter ermittelt:

1. die Laufzeit des Impulses
2. die Neigung der ansteigenden Flanke des Impulsechos und
3. die Energie des Impulsechos.

Aus der halben Laufzeit wird die Höhe des Satelliten über dem Meeresspiegel (H) berechnet (vgl. Abb. unten). Die Neigung der ansteigenden Flanke ist korreliert mit der signifikanten Wellenhöhe und die Energiebilanz des Impulsechos ist proportional zum Rückstreukoeffizienten der Meeresoberfläche. Der Rückstreukoeffizient lässt empirische Rückschlüsse auf den Betrag (nicht die Richtung) der Windgeschwindigkeit zu. Signifikante Wellenhöhe und Windgeschwindigkeit werden direkt für Schiffsroutenberatung und von Wetterdiensten genutzt.
Gleichzeitig kann aus der Position des Satelliten seine Höhe (h) über dem Erdellipsoid berechnet werden. Die Differenz beider Größen ergibt die Höhe des Meeresspiegels über dem Ellipsoid. Diese setzt sich aus der sog. Geoidhöhe (N) - sie repräsentiert eine mittlere, ruhende Meeresoberfläche) und der sog. Meerestopographie (S) zusammen.
Damit kann bei zusätzlicher Kenntnis des Geoids die Meerestopographie S abgeleitet werden. Diese Oberflächenauslenkung ist die einzige physikalische Größe der Meeresoberfläche, die direkt die dreidimensionale, großskalige Strömung widerspiegelt. So dient ihre Kenntnis der Modellierung von Meereströmungen.
Die Höhenmessung durch Radaraltimetrie bedarf zahlreicher Korrekturen, um Messungen zu verschiedenen Zeiten und unter unterschiedlichen Messbedingungen miteinander vergleichen zu können, z.B. wird der Radarimpuls des Altimeters durch die Atmosphäre verzögert.

Prinzip der Satellitenaltimetrie Quelle: http://www.fesg.tu-muenchen.de/bv/seiten/natur/altimet-graphik.htm

Die Bestimmung des Meeresspiegels ist noch aus weiteren Gründen wichtig. Für die Geodäsie ist es von Bedeutung, um die Höhensysteme zu vereinheitlichen. Im Gegensatz zur Topographie der festen Erde unterliegt der Meeresspiegel viel stärker zeitlichen Veränderungen. Mittels Pegelregistrierungen werden diese Schwankungen seit Jahrzehnten an den unterschiedlichen Küsten erfasst. Dabei dienen langjährige Mittelwerte zur Festlegung von Referenzpunkthöhen für nationale Höhensysteme. Es treten aber Widersprüche zwischen den einzelnen Höhensystemen auf. Der Grund für diese Widersprüche liegt darin, dass der mittlere Meeresspiegel nicht mit der einheitlichen globalen Höhenbezugsfläche, dem Geoid, zusammenfällt. Aufgrund von Strömungen, hervorgerufen durch Dichte- und Temperaturunterschiede, kommt es zu Differenzen zwischen dem mittleren Meeresspiegel und dem Geoid. Diese Differenzen werden als Meeresflächentopographie bezeichnet und können Werte von einigen Metern annehmen. Die Meeresflächentopographie gilt daher in Kombination mit dem Geoid als Schlüsselgröße zur Vereinheitlichung der einzelnen Höhensysteme. Außerdem ist die Bestimmung des Meeresspiegels auch für die Ozeanographie und die Klimatologie von Interesse. Aus dessen Variationen lassen sich zum Beispiel wichtige Schlüsse hinsichtlich von Klimaveränderungen ziehen.
Die Topographie der Meresoberfläche variiert mittelfristig insbesondere im Zusammenhang mit Strömungen, besonderen Wetterbedingungen und Ereignissen wie El Niño.

Als erste Satellitenmission, deren Hauptzweck die Beobachtung der allgemeinen Zirkulation der Ozeane war, startete 1992 die französisch-US-amerikanische TOPEX/Poseidon-Mission (seit 01/06 beendet). Gleichzeitig betrieb die ESA ihren ERS-1, 1995 folgte ERS-2. Auch bei JASON-1, dem Nachfolger zu TOPEX-Poseidon, ist das wesentliche Messgerät ein Satelliten-Altimeter mit dem kleinräumige und grossräumige Topographie der Meeresoberfläche vermessen wird.

Die Satellitenaltimetrie wird ergänzt durch Messungen des Schwerefeldes von Satelliten und der Erdoberfläche aus. Mit diesen Daten wird das Geoid, eine Äquipotentialfläche, die als Referenz dient, berechnet. Altimeterdaten können darauf bezogen werden und dienen dann als Messung der freien Oberflächenauslenkung des Ozeans.

Weitere Informationen:

• Satellitenaltimetrie (TUM)
• Laboratory for Satellite Altimetry (NOAA, NESDIS)
• Global Seafloor Topography from Satellite Altimetry (NOAA, NGDC)

Bezeichnung für alle astronomischen Beobachtungen, die mit Hilfe von astronomischen Sonden und Satelliten durchgeführt werden.

Siehe Umlaufbahn

Syn. Satellitenaufnahme; Bild (von Ausschnitten) der Erdoberfläche, das von bemannten oder unbemannten Satelliten aus gewonnen wird. Dabei wird zunächst kein Unterschied gemacht, ob es sich um photographische Aufnahmen handelt oder um die Ergebnisse von anderen Aufnahmetechniken der Fernerkundung, soweit diese zu einer bildhaften Darstellung der Erdoberfläche führen. Es kommen weitgehend die gleichen Aufnahmesysteme zum Einsatz, die auch zur Erzeugung von Luftbildern verwendet werden.

Bei Satellitenbildern handelt es sich i.d.R. um Rasterdaten, die aus großer Höhe (mehrere hundert km) häufig in verschiedenen Spektralbereichen erfasst und gewöhnlich digital übertragen werden. Im Gegensatz zu Luftbildern liegen diese Daten somit i.d.R. bereits digital vor und können direkt bearbeitet werden.

Die Bildausschnitte, sog. Szenen, sind oftmals zeilenweise erfasst (ähnlich wie bei einem Scanner) und liegen je nach Satellit in unterschiedlichen Spektralbereichen und Auflösungen vor. Ein Satellitenbild visualisiert Strahlungsmesswerte. Die Auswahl der Licht-"Kanäle" und deren Aufbereitung bestimmen den Farbeindruck.

Die Weiterentwicklung der Aufnahme- und Bildverarbeitungstechniken ließ eine Vielzahl von von Satellitenbildarten mit unterschiedlichen Eigenschaften entstehen. Bezüglich ihrer technischen Bildeigenschaften unterscheiden sie sich

Die Interpretation der Satellitenbilder erfolgt entweder qualitativ durch visuelle Inspektion oder heutzutage in zunehmenden Maße durch objektive und automatische Verfahren. Satellitenbilder müssen weder radiometrisch noch geometrisch rektifiziert sein. Zur leichteren Bildinterpretation werden Satellitenbilder aber kontrastverstärkt, ausschnittsvergrößert oder aus der geometrisch vielfach verzerrten Satellitenperspektive in bestimmte Projektions- oder Kartendarstellungsarten umgerechnet.

Zugang zu frei verfügbaren Satellitenbildern (Auswahl):

• EOWEB (DLR)
• Global Land Cover Facility - Startseite (NASA; UMD)
• Global Visualization Viewer (USGS)
• National Geospatial-Intelligence Agency Raster Roam

Engl. image map; kartographische Darstellung, bei der wesentliche Informationselemente eines Satellitenbildes unmittelbar in Erscheinung treten. Hierzu können auch mittels Schrägsichtradar aufgenommene Erscheinungen unter der Oberfläche verstanden werden. Satellitenbildkarten unterscheiden sich von den Satellitenbildern durch ihre einer vorgegebenen Kartennetzabbildung entsprechenden geometrischen Eigenschaften, Georeferenzierung, einen Kartenrahmen und Kartenrand sowie geographisches Namensgut und Kartenzeichen. Der koordinatenmäßigen Bestimmbarkeit wird dabei die gleiche Bedeutung beigemessen wie dem relativen Lagebezug von Objekten. Unter bestimmten Umständen kann aus Satellitenbildkarten mehr Information als aus konventionellen Landkarten gewonnen werden.
Zunächst lassen sich Satellitenbildkarten nach dem Sensor der verwendeten Bilddaten gliedern. Ferner können solche, die unter Verwendung von Falschfarben hergestellt werden, und solche, die "naturnah" farbcodiert sind, unterschieden werden. Darüber hinaus kann man bei Multispektralkarten nach der Anzahl und Art der verwendeten Spektralbänder differenzieren. Unter thematischen Satellitenbildkarten werden Themakarten verstanden, bei denen eine Satellitenbildkarte als Basiskarte Verwendung findet.

Definierter Ausschnitt aus dem kontinuierlichen Aufnahmestreifen eines Satellitenbildscanners (optoelektronisches Abtastsystem). Eine Satellitenbildszene besteht aus einer Anzahl von Zeilen (quer zur Flugbahn des Satelliten aufgenommen oder abgetastet) und jede Zeile aus einer Anzahl von Bildpunkten (Pixel); bei Landsat -TM-Szenen ca. 6.900 Pixel pro Zeile und ca. 5.400 Zeilen pro Szene. Die Szene selbst ist nach der Nummer des "path" (Pfad, Flugstreifen-Nr. der Flugbahn) und der "row" (Reihe, Bildstreifen quer dazu) definiert und zusätzlich durch das Aufnahmedatum. In einem Flugstreifen können meist auch "floating scenes" bestellt werden, d.h. Daten zwischen den Reihen ("row"), weil die Datenaufnahme durch das "Abtasten" der Erdoberfläche kontinuierlich verläuft. Ein einfaches "processing" (Aufbereiten) der Daten enthält eine für die visuelle Bildanalyse ausreichende Geokodierung. Die Bildszene hat die Form eines Rhombus, weil sich während des Überfluges die Erde unter dem Satelliten weiter dreht.
Für die Datenbestellung z.B. bei den "national points of contact" (in Deutschland: DLR) liegen Ortungspläne von "path" und "row" pro Satellitensystem vor sowie eine Angabe über den Bevölkerungsanteil in den einzelnen Szenen. Schwarz-Weiß-Photos (etwa im Postkartenformat), sog. Quicklooks, geben Hinweise auf die Brauchbarkeit einer Aufnahme.

Vorgefertigte Grundstruktur aus Metall mit der Versorgungseinheit eines Satelliten, die den Betrieb der eigentlichen Nutzlast auf dieser Plattform ermöglicht. Die Versorgungseinheit besteht aus einem Antriebssytem für die Lage- und Positionsregelung mit zugehörigen Treibstofftanks und einer elektrischen Energiequelle, ferner Schnittstellen zur Trägerrakete und Einheiten zur Telemetrie, Fernsteuerung und Ortung. Zur Nutzlast zählt man aufgabenabhängig die Einrichtungen für die Kommunikation mit der Erde (TV-Satelliten) sowie Kameras und andere wissenschaftliche Instrumente, die vom Kunden individuell in den Bus integriert werden.
Bedeutende Anbieter für Satellitenplattformen sind Boeing, Space System/Loral, Alcatel Alenia Space und EADS Astrium.

Fernerkundung der Erdoberfläche oder der Erdatmosphäre mit Hilfe von Sensoren, die sich an Bord von Raumfahrzeugen, d.h. Satelliten, Space Shuttle oder Raumstationen befinden, d.h. typischerweise aus ca. 200 km bis 36.000 km Entfernung. Die Daten und Bilder werden dann meist durch Telemetrie mittels Funkübertragung an eine Bodenstation gesendet.

Vorteile von Satellitenfernerkundung:

• Aktualität der Daten (oft innerhalb von Stunden verfügbar)
• flächendeckende Erfassung großer Gebiete bzw. die gesamte Erde
• Daten mit hohen Wiederholraten, Vergleiche und Zeitreihenanalysen erlaubend
• Beobachtung der Erde in vielen Spektralbereichen (sichtbares Licht, Infrarot, Mikrowellen)
• Qualität der Daten in vielen Einsatzbereichen der von in situ-Daten vergleichbar, z.T. sogar überlegen
• Erkundung ansonsten schwer zugänglicher Regionen der Erde (Polargebiete, Wüsten, Regenwälder, Taiga, Tundra und Ozeane) möglich, Regionen, für die keine oder nur weitmaschige in situ-Netze existieren
• Konsistenz der Satellitenbeobachtungen, da derselbe Sensor den gesamten Globus beobachtet, obgleich dies streng genommen nur für einen einzelnen Satelliten gilt und nicht für eine ganze Flotte gleicher Bauart.

Zu den Nachteilen der Satellitenfernerkundung gegenüber in situ-Verfahren gehören:

• physikalische Barrieren: elektromagnetische Strahlung kann nicht in das Erdinnere eindringen und - im sichtbaren Spektralbereich und im thermalen Infrarot - auch nicht in mächtige Wolken
• die kurze Lebensdauer von Satelliten, trotz deutlicher Verbesserungen in den vergangenen Jahren
• fehlende oder unzureichende Abstimmung (intercalibration) von Satellitenserien
• teilweises Unterbleiben der Kalibrierung während der Einsatzdauer
• ungeeignete Bodensegmente für experimentelle Satelliten
• Startverzögerungen oder Fehlstarts zum Nachteil von weltweiten Zeitreihen

Die ersten Satelliten zur Erderkundung waren im militärischen Auftrag unterwegs, bei den Amerikanern zunächst KH 1 (Kürzel für 'key hole', Schlüsselloch) im Jahr 1960 im Rahmen des CORONA-Programms. Die russische wie die amerikanische Seite schickten seitdem hunderte von Spionagesatelliten in den Orbit.

Als erste zivile Missionen gelten 1968 von der NASA in den Orbit gebrachte Wettersatelliten. Seitdem ist eine Vielzahl unterschiedlichster Satelliten und Sensorsysteme im Einsatz.

Quelle: http://www.dfd.dlr.de/education/glossar/sfe.htm

Weitere Informationen: Satellitendaten - Unsere Erde aus der Sicht von Satelliten (DLR Oberpfaffenhofen)

Eine zu den geodätischen Raumverfahren gehörende, relativ neue und bedeutende Methode der Geodäsie, die als Erkenntnismittel künstliche Erdsatelliten benutzt, und die letztlich die genaue Bestimmung des Geoids zum Ziel hat. Sie entstand nach 1957, nach dem Start erster Satelliten und kann sowohl zur Vermessung der Erdoberfläche als auch zur Bestimmung von Parametern des Erdschwerefeldes eingesetzt werden. Bei den rein geometrischen Methoden der Satellitengeodäsie dient der Satellit als hochgelegener Ziel- bzw. Messpunkt in einer räumlichen geometrischen Konfiguration, und die Messungen von oder zu den Erdstationen müssen gleichzeitig erfolgen. Bei den halbdynamischen Methoden wird fehlende Gleichzeitigkeit durch ein Modell der Satellitenbahn überbrückt. Bei den dynamischen Methoden der Satellitengeodäsie wird die Satellitenbahn durch ein mathematisch-physikalisches Modell unter Berücksichtigung möglichst sämtlicher auf den Satelliten einwirkenden Kräfte als Raum-Zeit-Funktion beschrieben und dient als oberhalb der Erdoberfläche liegendes Bezugssystem. Mittels verschiedener Messanordnungen kann es der Koordinatenbestimmung (Ortsbestimmung) auf der Erdoberfläche oder beispielsweise auch der Messung von Höhenunterschieden zwischen der Satellitenbahn und der Meeresoberfläche dienen (Satellitenaltimetrie). Da die Satelliten wie Sensoren im Erdschwerefeld wirken, spiegeln ihre Bahnen dessen Parameter wider, so auch die Lage des Massenmittelpunktes der Erde.
Die modernsten und leistungsfähigsten Ortungssysteme für Zwecke der Geodäsie und Navigation sind die aus Satellitenflotten bestehenden Systeme Global Positioning System und GLONASS. 

Weitere Informationen:

• Einführung in die Satellitengeodäsie (Inst. für Theoretische Geodäsie, Universität Bonn)
• Satellitengeodäsie 2 (M. Rothacher, TU München)
• Forschungsgruppe Satellitengeodäsie (TU München)
• Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik (TU Berlin)
• Satellite Geodesy (Scripps Institution of Oceanography, San Diego)

Beobachtung der Gravitationsgradienten der Erde entlang der Satellitenflugbahn mit Hilfe von satellitengetragenen Gradiometern. Zur vollständigen und hochgenauen Bestimmung des Gravitationsfeldes der Erde sollte eine polnahe Bahn niedriger Flughöhe ausgewählt werden. Probleme bei der Messung werden u.a. durch den Einfluß der Atmosphäre verursacht. Weitere Fehlerquellen bilden Trägheitsbeschleunigungen, verursacht durch Drehbewegungen des Satelliten, aber auch Eigengravitation.

Die Gesamtheit der Informationsbeziehungen, in die unbemannte Raumflugkörper (Satelliten) integriert sind. In jedem Fall handelt es sich um Konzepte, die auf einer spezifischen Form des Richtfunks basieren, deren Besonderheit die Punkt-zu-Fläche-Verbindungen darstellen. Informationsbeziehungen mit Satelliten bestehen je nach Anwendungsgebiet

• zwischen Bodenleitstellen für Satelliten und allen Arten von Satelliten als Weltraumbetriebsfunk,
• als Bestandteil terrestrischer Telekommunikationsnetze, bei denen Verbindungen über Satelliten von Punkt-zu-Punkt, von Punkt-zu-Multipunkt oder von Punkt-zu-Fläche über einen oder mehrere Satelliten geführt werden,
• als Aussendungen von Satelliten zur Erde für die Informationsgewinnung bei Satelliten für Erderkundung oder -beobachtung.

Die nutzbaren Frequenzbereiche des Satellitenfunks werden von der Internationalen Funkverwaltungskonferenz (WRC - World Radio Conference) festgelegt.

Für Satellitenfunkanwendungen, die als Bestandteil terrestrischer Netze anzusehen sind, sind dies vornehmlich die Bereiche

• von 1,5 bis 1,6 GHz (L-Band) für mobilen Satellitenfunk im Verkehr zwischen Satellit und den mobilen Satellitenfunkstellen,
• von 2 GHz (S-Band) für die Nutzung als Downlink für mobilen Satellitenfunk (MEO- und LEO-Systeme),
• von 4 bis 6 GHz (C-Band) für die Nutzung als Down-/Uplink zwischen den Erdfunkstellen und den Satelliten,
• von 10 bis 18 GHz (Ku-Band) für die Nutzung als Up-/Downlink für Rundfunksatelliten und
• von 20 bis 30 GHz (K-Band) für experimentelle Nutzungen.

Grundsätzlich gilt dabei, dass für die Übertragungsrichtungen zum Satelliten (Uplink) von den verfügbaren Frequenzbereichen immer das höhere Frequenzband genutzt wird, während der Satellit immer in den niedrigen Frequenzbändern der koordinierten Frequenzbereiche sendet (Downlink). Der Grund liegt in den Einflüssen, denen die elektromagnetischen Wellen auf dem Weg zum und vom Satelliten ausgesetzt werden.

Zweig der Meteorologie, der sich mit der Entwicklung und Nutzung qualitativer und quantitativer Methoden zur Auswertung von Satellitenbildern und anderer Produkte satellitengetragener Sensoren in Hinblick auf eine Anwendung im Bereich der Wetteranalyse und Wettervorhersage befasst.

Siehe auch Meteorologie und Fernerkundung

Teilgebiet der Radionavigation mithilfe künstlicher Erdsatelliten. Im wesentlichen sind zwei Konzepte im Gebrauch. Bei der Nutzung des Doppler-Effektes wird die Frequenzverschiebung der Satellitensignale im Bodenempfänger gemessen und in Entfernungsdifferenzen umgerechnet, aus denen bei bekannten Satellitenpositionen die Nutzerposition abgeleitet werden kann. Dieses Konzept wurde im Navy Navigation Satellite System (Transit) von 1967 bis 1996 sehr erfolgreich verwendet. Ein aktuelles auf dem Dopplerprinzip beruhendes System ist DORIS. Ein sehr leistungsfähiges und konzeptionell einfaches Verfahren, das die Verfügbarkeit hoch präziser Uhren im Satelliten voraussetzt, beruht auf der Messung der Zeitdifferenz zwischen ausgesandten und empfangenen Signalen und der daraus abgeleiteten Entfernungen. Für operationelle Systeme ohne Beschränkung der Nutzeranzahl wird ein Ein-Weg-Verfahren gewählt, bei dem die Signale nur vom Satelliten ausgesandt werden. Hierzu gehören das NAVSTAR GPS und GLONASS sowie künftig das europäische Galileo. Ein Zwei-Wege-Verfahren, bei dem die Bodenstationen die Signale zum Satelliten zurücksenden, ist PRARE.

Weitere Informationen: Satellitennavigation - Orientierung leicht gemacht (DLR-Oberpfaffenhofen)

Die Vorhersage des Erscheinens von Satelliten am Himmel mit Hilfe mathematischer Berechnung und ihre visuelle Verfolgung mit Fernglas, Teleskop, Kamera oder Antenne.

Weitere Informationen und Software zum Satellitentracking:

• Dinge über unseren Köpfen - Satellitentracking mit Freewareprogrammen (Universität Mainz)
• Satellitenbahnberechnung - Grundlagen (M. Maday)
• Satellite Tracking (NASA)
• Human Space Flight - Spacecraft Tracking (NASA)
• Heavens-Above
• FOOTPRINT - Satellite Tracking Programme (L. Hamilton)

Webseitenfamilie zu Satellitengeographie, Fernerkundung und Bildverarbeitungssoftware (Pixel-GIS) für den schulischen Einsatz. Die Seite enthält neben Tutorials, Linkliste, Bildbeispielen viele konkrete Anregungen und Anwendungsbeispiele zum Einsatz von Satellitenbildern im Unterricht. Die Seite wird unterhalten von R. Roseeu.

Weitere Informationen:

• SatGeo - Startseite (R. Roseeu)
• SatGeo - Startseite bei ZUM (R. Roseeu)

Frequenzbereich von 1,55 GHz bis 5,20 GHz innerhalb des Mikrowellensegments des elektromagnetischen Spektrums. S-Band-SAR vermag z.B. durch tropische Wolken und Regenschauer ohne bedeutende Schwächung des Signals hindurch zu sehen. Sein Durchdringungsvermögen hinsichtlich Vegetationsbedeckung oder Böden ist wenig effektiv und auf die oberen Schichten beschränkt. S-Band-Radare werden für meteorologische Einsatzzwecke (z.B. Niederschlagsmessungen) oder zur Flughafenüberwachung eingesetzt.

Anzahl der Scanvorgänge (Abtastvorgänge) pro Sekunde.

Abtast-System zur Aufnahme von Bilddaten. Zusammen mit photographischen Systemen und Radarsystemen stellen Scanner die wichtigsten Verfahren dar.
Im Gegensatz zur Photographie, mit der gleichzeitig ein Gesamtbild einer größeren Geländefläche gewonnen wird, beobachtet man mit einem Scanner oder Abtaster zeilenweise oder bildelementweise nur die von kleinen Flächenelementen des Geländes ausgehende elektromagnetische Strahlung. Um ein größeres Gebiet bildhaft aufzunehmen, müssen viele derartige Einzelbeobachtungen zusammengefügt werden. Dabei wird die Eigenbewegung des Sensorträgers (Flugzeug, Satellit) genutzt und mit einem Abtastvorgang kombiniert.
Man unterscheidet einerseits zwischen optisch-mechanischen (z.B. die Sensoren der LANDSAT) und optoelektronischen Scannern, andererseits zwischen den nur in einem Spektralbereich aufnehmenden einkanaligen und den mehrkanaligen oder Multispektral-Scannern.

Grundeinheit eines digitalen Bildes, das sich aus dem Aufnahmeprinzip des optomechanischen Scanners und des optoelektronischen Scanners ergibt. Die Bildelemente sind dabei durch Rotation oder Wippen eines Spiegels oder Prismas (optomechanische Scanner) bzw. durch zeilenweises Scannen mit Zeilendetektoren (optoelektronische Scanner) in einer quer zur Flugrichtung verlaufenden Folge angeordnet.
Die Zeilenbreite wird durch den Auslenkwinkel bei mechanischem Messprinzip bzw. durch die Anzahl der Detektoren pro Zeile bei elektronischem Messprinzip festgelegt.

Notwendige Korrekturen im Rahmen der Bildverarbeitung betreffen folgende Aspekte:

• Passgenauigkeit der Scan-Zeilen in Streifenmitte mit Hilfe der Zeilenpassbedingung
• Zeilenschiefe bei optomechanischen Scannern als Folge der Fortbewegung des Satelliten während der Aufnahme
• Zeilenversetzung als Folge der Erdrotation

Beispiel für eine Zeilenversetzung:

Eine Scan-Zeile des Thematic Mapper (TM) auf Landsat-4 und -5 ist infolge eines Auslenkwinkels des wippenden Spiegels von ±16,5 gon (Gon) auf der Erdoberfläche 185 km breit und besteht aus ca. 6.120 Bildelementen. Eine TM-Szene setzt sich aus 5.984 Zeilen zusammen. Die Scanfrequenz beträgt 6,999 Hz. Eine Zeile wird in 59 ms, eine Szene in 27 s aufgenommen. Damit besteht eine Zeilenversetzung von der ersten zur letzten Zeile einer TM-Szene von ca. 12,4 km.

Syn. Streuungsdiagramm; Darstellung der Verteilung der spektralen Grauwerte der Bildelemente eines digitalen Bildes oder von Ausschnitten desselben in einem Diagramm, der Anschaulichkeit halber in der Regel in einem zweidimensionalen spektralen Merkmalsraum. Jede Achse entspricht einem Spektralkanal, d.h. das Scattergramm eines Landsat-MSS-Datensatzes würde einen vierdimensionalen spektralen Merkmalsraum aufspannen. Die Koordinaten der Bildpunkte entsprechen den jeweiligen Grauwerten in den ausgewählten Spektralbereichen.
Scattergramme zeigen die Systematik der Grauwertverteilung von ausgewählten Objektklassen, z.B. Trainingsgebiete für die multispektrale Klassifizierung, in spezifischen Punktwolken (Cluster), deren Ausdehnung und Lage zueinander durch statistische Maße wie Schwerpunkt, Streuung, Varianz und Kovarianz ausgedrückt werden. Diese Maße sind Grundlagen der Verfahren der multispektralen Klassifizierung. Scattergramme können daher zur Abschätzung der Signifikanz ausgewählter Trainingsgebiete für eine folgende automatische Klassifizierung genutzt werden und zeigen ferner, ob eine Korrelation zwischen den Bildelementen in unterschiedlichen Spektralbändern besteht.

Engl. für Streuung; der Prozess, bei dem elektromagnetische Strahlung mit den Molekülen der Atmosphäre, des Ozeans oder der Landoberfläche interagiert und von ihnen umgelenkt wird. Der Begriff wird häufig für die Interaktion derAtmosphäre mit dem Sonnenlicht verwendet, welches die Atmosphäre blau erscheinen lässt. Die Ursache liegt darin, dass Licht am blauen Ende des Spektrums viel stärker gestreut wird als Licht nahe dem roten Ende.

Engl. für Streustrahlungsmesser; ein nicht abbildendes, hochfrequentes Radarinstrument zur quantitativen Erfassung des Rückstreukoeffizienten der Geländeoberfläche in Funktion des Einfallswinkels. Das Scatterometer sendet elektromagnetische Energie im Mikrowellenbereich (0,3 GHz - 300 GHz) aus und misst das Ausmaß der von den Objekten der Erdoberfläche in Richtung der Plattform rückgestreuten Energie in Funktion der technischen Parameter des Scatterometer, der Distanz zwischen der Plattform und den Objekten (Erdoberfläche) und den Eigenschaften der Objekte. Insbesondere macht man sich die Oberflächenrauhigkeit zu Nutze. Scatterometer werden auf Flugzeugen und Satelliten eingesetzt.

Während Satellitenaufnahmen in den Spektralbereichen sichtbares und Infrarot-Licht dazu beitragen können, Stürme zu lokalisieren, vermögen sie jedoch keine Auskunft über die Oberflächenintensität zu geben. Nur das Scatterometer hat seine Fähigkeit bewiesen, Windgeschwindigkeit und Windrichtung in einem sehr breit gefassten Bedingungsspielraum mit relativ hoher Raumauflösung zu messen.
Dies geschieht beispielsweise über den Meeren, indem es die Rückstreuung misst, die von den kleinen windverursachten Rippeln auf der Wasseroberfläche ausgeht. Bei schrägem Einfallswinkel ist die Intensität der rückgestreuten Mikrowellenstrahlung von der Rauhigkeit der Wasseroberfläche abhängig, und diese wiederum von der Windgeschwindigkeit über der Wasseroberfläche. Die Genauigkeit beträgt wenige Zentimeter, so dass sich auch Wellenhöhen ermitteln lassen sowie ozeanische Strömungsfelder.
Die vom Scatterometer gelieferten Informationen über Windfelder erlauben es, Position und Zugbahn von Tiefdruckgebieten präziser nachzuverfolgen. Dies ermöglicht eine wesentliche Verbesserung des Genauigkeitsgrads von kurz- und mittelfristigen Vorhersagen.
Auf Land ist das Radarecho eine Funktion der Landbedeckung mit ihren Rauhigkeitsunterschieden.

Die europäischen Fernerkundungssatelliten ERS-1 und ERS-2 erfassen mit Hilfe des AMI-SCAT durch drei Antennen den Rückstreukoeffizienten entlang eines 500 km breiten Streifens rechts der Flugbahn in einer nach rechts geneigten (mid beam), einer um einen Azimutwinkel von 45º nach vorne (fore beam) und einer um einen Azimutwinkel von 45º nach hinten (after beam) gedrehten Aufnahmerichtung. Die Daten werden als Rückstreukoeffizenten in einem Raster mit 25x25 km großen Rasterelementen für jede der drei Antennen aufbereitet. Da das Scatterometer auf ERS vornehmlich zum Zwecke der Erfassung von Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen über Ozeanen konstruiert wurde, wird es des öfteren als Wind-Scatterometer bezeichnet. Neuerdings wird das ERS-Sccatterometer jedoch auch vermehrt zur Extraktion von Informationen über die Bodenfeuchte (wetness index) in der durch das C-Band erfaßbaren obersten Bodenschicht von 0,5-2 cm herangezogen.

Windfeldkarte des Hurricanes Isabel (15.23 UTC, 17.09.2003) Quelle: http://earth.esa.int/showcase/env/North_America/Isabel_WS_Orbit43967_20031609.htm

Diese Windfeldkarte wurde aus Daten des Wind-Scatterometers an Bord von ERS-2 am 17.11.2003 um 15h23 UTC erstellt. Jedes Fähnchen auf dem Windfeld zeigt die Richtung und die Stärke des Windes an. Der Fahnenteil der Signaturen zeigt in die Richtung, aus der der Wind kommt. Erkennbar wird somit eine dem Uhrzeigersinn entgegen gerichtete Rotation um das Auge des Hurricanes. Die Zahl der seitlichen Striche an einer "Fahnenstange" zeigen die Windstärke an: Je mehr Striche, um so stärker ist der Wind. Sechs Striche stehen für Windstärken über 32 Knoten. Zum Aufnahmezeitpunkt wurde Isabel in die Hurricane-Kategorie 2 eingestuft. Isabel hatte am 14.9.2003 Windgeschwindigkeiten von 170 Knoten erreicht und lag damit gerade unterhalb der Kategorie 5.

Damit liefern Scatterometer nicht nur eine enorme Menge von Windmessdaten hoher Qualität an die Meteorologen, sondern auch detaillierte Merkmale der dichten Wirbelsturmstrukturen, die mit anderen Erfassungsmethoden nur unter großen Schwierigkeiten erhältlich wären. Die Zeitauflösung (temporale Auflösung) ermöglicht dem Satelliten, alle 24 bis 48 Stunden ein Bild eines tropischen Wirbelsturms zu produzieren.

Über Landflächen messen Scatterometer den Rückstreukoeffizienten, der von Vegetation, Bodenrauhigkeit, Bodenfeuchte und Einfallswinkel beeinflußt wird. Um z.B. den Bodenwassergehalt zu bestimmen, müssen die anderen Einflußgrößen berücksichtigt werden.

Mittlerer Bodenwasserindex ERS Scatterometer-Daten 1992-2000
Quelle: http://www.ipf.tuwien.ac.at/radar/ers-scat/animation_frame.htm	Der mittlere Bodenwasserindex ist ein Trendindikator der Feuchtigkeitsverhältnisse in den oberen 100 cm der Böden, abgeleitet aus den ERS-FE-Daten. Der Wert O% repräsentiert trockene, 100% steht für feuchte Verhältnisse.

Scatterometer befinden u.a. an Bord der europäischen ERS-Satelliten und den amerikanischen SeaWinds und QuikSCAT.

Weitere Informationen: What is Scatterometry? (COAPS)

Der Ton, das Geräusch oder Klang, der wahrgenommen werden kann. Der Schall stellt die Ausbreitung von kleinsten Druck- und Dichtestörungen in einem Medium (Gase, Flüssigkeiten, Festkörper) dar. Im Vakuum kommt Schall nicht vor.

Von einer Schallquelle verbreitet sich der Schall wellenartig als mechanische Schwingung aus. Die Schallgeschwindigkeit in der Luft beträgt etwa 340 m/s. Die Schallwelle wird durch die Frequenz (Tonhöhe) und Amplitude (Lautstärke) beschrieben. Der Hörbereich der Menschen erstreckt sich von etwa 20 Hz bis 20 kHz. Mit dem Alter kann nicht mehr der ganze Hörbereich wahrgenommen werden.

Der Schalldruck ist die, durch einen Ton hervorgerufene, sehr kleine Abweichung des Luftdruckes.

Siehe DLR_School_Lab

Engl. swath width; Breite des Aufnahmestreifens (Schwad) eines Scanners (bes. optoelektronischen Scanners) gemessen auf der Erdoberfläche in Kilometern senkrecht zur Flugbahn.

Die Schwadbreite hat entscheidenden Einfluß auf die Bildwiederholrate. Geostationäre Sensoren können bei entsprechender Auslegung alle 15 min ein Bild liefern (z.B. SEVIRI auf MSG), ein "weitwinkliger" Sensor mit einer Schwadbreite von 2.000 km erfaßt einen Ort auf der Erde mehr als 10 mal am Tag, während Systeme mit großen Brennweiten und Streifenbreiten von 30 km ein Gebiet nur etwa einmal im Monat erfassen.

Idealerweise ein Körper, der jegliche auftreffende elektromagnetische Strahlung absorbiert, d.h. keine Energie wird reflektiert oder übertragen. Er selbst emittiert Strahlung entsprechend dem Planckschen Strahlungsgesetz. Diese hängt nur von seiner Temperatur und nicht von seiner materiellen Beschaffenheit ab. In der Realität sind die idealisierten Eigenschaften des Schwarzen Körpers nur näherungsweise innerhalb begrenzter Spektralintervalle zu erreichen.

Schwarzer Körper Die Abbildung stellt einen Schwarzen Körper dar, der zur Kalibrierung der Instrumente ERBE und CERES verwendet wird. Quelle: My NASA Data Glossary

Jeder Stern und jeder Planet erzeugt ein Schwerkraft- oder Schwerefeld. Mit seiner anziehenden Kraft sorgt es dafür, dass die Erde um die Sonne und der Mond um die Erde fliegen, und es ist ebenso dafür verantwortlich, dass Mensch und Tier an der Erdoberfläche bleiben. Wäre die Erde eine perfekte Kugel, so wäre das Schwerkraftfeld um unseren Planeten herum völlig symmetrisch und würde von der Erde weg in allen Richtungen gleichermaßen abnehmen. Das ist jedoch nicht der Fall.

Einerseits entsteht durch die Rotation unseres Planeten um die eigene Achse eine Fliehkraft. Sie ist am Äquator am stärksten und nimmt zu den Polen hin bis auf null ab. Daher zieht die Fliehkraft unseren Planeten auseinander, und die Erde gleicht eher einem Rugbyball oder Ellipsoid: Der Durchmesser am Äquator ist um 21 Kilometer größer als von Pol zu Pol. An den Polen ist die Anziehung um ca. 1/200 größer als am Äquator – aufgrund der Abplattung der Erde und der am Pol wegfallenden Fliehkraft. Dies bewirkt, dass ein normalgewichtiger Mensch am Pol etwa 350 Gramm mehr wiegt als am Äquator. Wäre die Erde ansonsten gleichmäßig aufgebaut, wäre das Ellipsoid auch die exakte Form des Meeresspiegels – des Geoids.

Darüber hinaus gibt es auch auf kleineren Skalen Abweichungen von einem perfekten Ellipsoid, zum Beispiel durch Gebirge und Tiefseegräben. Diese ungleichmäßige Topographie äußert sich in entsprechenden Unregelmäßigkeiten im äußeren Schwerefeld. Zudem ist auch das Erdinnere nicht gleichförmig aufgebaut. Es gibt Bereiche aus sehr dichtem und schwerem Gestein. Dort herrscht eine stärkere Erdanziehungskraft. An anderen Stellen ist das Krustenmaterial leichter, dort ist das Erdschwerefeld geringer. Solche so genannten Anomalien entstehen zum Beispiel in Bereichen, wo Kontinentalplatten aufeinander stoßen oder voneinander wegdriften.

Auch kleinere Effekte wie die Gezeiten (Anziehung durch Mond und Sonne) spielen eine Rolle.

Diese Unregelmäßigkeiten des Erdkörpers spiegeln sich unmittelbar in der Struktur des Schwerefeldes wider. Die zusätzlichen Abweichungen wirken sich in der Schwerkraft bis zu 0,01% aus, in der Lotrichtung bis 0,01° und im Geoid bis 100 Meter. Stellt man das Feld in einer räumlichen Karte dar, so sieht die Erde wie eine Kartoffel aus. Für Geophysiker ist ein „Schwerefeldatlas“ ebenso wertvoll wie eine topographische Karte für Landvermesser. Er enthält eine Fülle von Informationen.

Wenn wir die Erde als Ellipsoid (das durch die Erdrotation entsteht) approximierten, würden wir feststellen, dass die Schwerebeschleunigung überall auf der Erde verschieden ist. Durch die Erdrotation ist die Figur der Erde keine Kugel, sondern an den beiden Polen abgeplattet und hat dort eine jeweils ca. 10 km zum Erdmittelpunkt hin geringere Distanz als am Äquator, wo der Radius 10 km länger als der mittlere Radius ist. Somit hat die Erde eine leichte Ellipsoidform und ist keine Kugel. So beträgt z.B. der Wert von g am Äquator 9,81 m/s², hat jedoch an den Polen einen Wert von 9,83 m/s². Der Wert wächst also kontinuierlich, insgesamt um 2 Promille (1% = 10 Promille). Ein Beispiel: Eine Waage, die am Äquator 70 kg anzeigt, zeigt demnach am Pol 140 g mehr an.

Die Masse auf unserem Planeten ist nicht gleichmäßig verteilt. So wird die Gleichgewichtsfläche (Äquipotentialfläche) deformiert. Die entstehende Figur der Erde mit unregelmäßiger Oberfläche wird Geoid genannt. Die Wärme, die im Erdkern erzeugt wird, wird durch Konvektionsströme im äußeren Erdkern und im Erdmantel nach außen transportiert. Diese Prozesse führen zu einer unregelmäßigen Verteilung von Temperatur und Materie im Inneren der Erde. Daraus folgen Dichtevariationen, die sich in Schwereanomalien und den Geoidvariationen an der Oberfläche zu erkennen geben. Durch eine ungleichmäßige Massenverteilung in der festen, auf dem zähflüssigem Mantel schwimmenden äußeren Hülle der Erde mit ihren großen Höhenunterschieden zwischen Meeresboden und Landoberfläche treten zusätzliche Anomalien auf. Die Abweichungen des Geoids von der Ellipsoidoberfläche, die sogenannten Geoidundulationen, betragen aber höchstens 100 Meter nach oben oder unten.

Quelle: http://sfk.gfz-potsdam.de/deutsch/gfield.htm

Außerhalb der Erde ist das Schwerefeld der Kugelfom angenähert, da der gravitative Effekt die anderen bei weitem überwiegt. Die Abweichungen liegen nur im Promille-Bereich und beeinflussen erdnahe Satellitenbahnen auf einige Kilometer bzw. Zehntelgrad pro Stunde.

Das Erdschwerefeld hat seinen höchsten Wert an der Erdoberfläche. Im Inneren der Erde nimmt das Schwerefeld mit dem Abstand vom Erdmittelpunkt annähernd linear ab. Am Erdmittelpunkt selbst ist das Schwerefeld Null, es herrscht Schwerelosigkeit.

Satelliten bieten die einzige Möglichkeit, das gesamte Schwerkraftfeld der Erde einheitlich zu vermessen. Das funktioniert nach folgendem Prinzip: Der Satellit umkreist die Erde auf einer festen Bahn, auf der sich die zur Erde gerichtete Schwerkraft und die nach außen gerichtete Fliehkraft genau die Waage halten. In einem vollkommen symmetrischen Schwerefeld würde sich der Satellit auf einer Ellipsen- oder Kreisbahn bewegen. Überfliegt er aber eine „Beule“ oder „Delle“ im Schwerefeld, so ergeht es ihm ähnlich wie einem Surfer im Meer: Er fliegt auf einer leichten Wellenbahn. Im Bereich stärkerer Schwerkraft, wird er beschleunigt und steigt hoch, über einem Gebiet mit schwächerer Schwerkraft wird er langsamer und sinkt ab. Verfolgt man die Bahn des Satelliten exakt, so lässt sich aus den Bahnschwankungen das Erdschwerefeld rekonstruieren.

Mit den drei Schwerefeldsatellitenmissionen CHAMP, GRACE und GOCE ist ein Qualitätssprung hinsichtlich Genauigkeit, Auflösung und globaler Überdeckung zu erwarten, bzw. schon eingetreten. Von den drei Missionen wird GOCE die höchste räumliche Auflösung erreichen und Strukturen ab ca. 70 km Größe erfassen können. GRACE hingegen zielt eher auf die Messung von zeitlichen Variationen im Schwerefeld.

Damit wird die Einbeziehung von Schwerefeldinformation auch für eine wachsende Zahl von geowissenschaftlichen Anwendungen interessant werden. Die Beschreibung der Lithosphärenstruktur durch die Kombination von seismischen Ergebnissen mit Schwerefelddaten ist ein gutes Beispiel. Vor allem aber werden die wichtigsten physikalischen Bezugsflächen, Geoid und Meeresoberfläche, durch das Erdschwerefeld festgelegt bzw. wesentlich davon beeinflusst. Das Geoid ist die Fläche, die genähert mit dem mittleren Meeresspiegel übereinstimmt und auf der das Erdschwerepotential konstant ist. Das Schwerefeld ändert sich wegen Massenverlagerungen innerhalb des Erdsystems (z. B. Tektonik, Atmosphäre, Ozeane, Grundwasser) und muss deshalb zeitabhängig behandelt werden. Die Kenntnis des Schwerefeldes ist auch für die Geophysik und Raumfahrt wichtig. Die Variation der Meeresoberfläche hat für die Ozeanographie und Erforschung des globalen Wandels große Bedeutung. Sie führt aber auch dazu, dass die Höhensysteme verschiedener Länder ein unterschiedliches Niveau haben.
Neue Schwerefeldmissionen, etablierte Raumbeobachtungsverfahren sowie die Satellitenaltimetrie, die präzise Punktpositionierung durch
GPS sowie traditionelle Registrierungen von Pegeln müssen kombiniert werden, um die Beziehungen zwischen Geoid und Meeresspiegel zu präzisieren.

Weitere Informationen:

• Das Potsdamer Geoid. Beitrag von Peter Schwintzer und Christoph Reigber, GFZ (Sterne und Weltraum 8/2002)
• Das Schwerefeld der Erde. Beitrag von Christoph Reigber und Peter Schwintzer, GFZ (Physik in unserer Zeit 5/2003
• Animation des Erdschwerefeldes (GFZ Potsdam)

Das Schwerepotential der Erde setzt sich aus dem Gravitationspotential V und dem Zentrifugalpotential Z zusammen: W=V+Z.

Engl. Akronym für Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography; SCIAMACHY ist ein Atmosphären-Sensor auf Envisat. Er arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie GOME (Global Ozone Monitoring Experiment), der Sensorkonfiguration auf ERS-2, jedoch im erweiterten Wellenlängenbereich von 240 bis 2.380 nm. Das Instrument besitzt acht optische Kanäle. Diese arbeiten im sichtbaren Spektrum sowie in den angrenzenden Bereichen des nahen Ultravioletts und des nahen Infrarots. Für die Infrarotkanäle wurden spezielle Detektoren entwickelt. Aus den Spektren, die mit dem Instrument gemessen werden, können am Boden die Konzentrationen von 15 Bestandteilen der Atmosphäre sowie Druck und Temperatur bestimmt werden. Außerdem kommen verschiedene Mess-Modi zum Einsatz: neben der Nadir-Messung die Limb-Messung (Blickrichtung über den Horizont zum Rand der Atmosphärenschicht), die Okkultations-Messung (Messung von durch die Atmosphäre geschwächtem Sonnen- oder Mondlicht) sowie kombinierte Messungen. Aus den Daten können Erkenntnisse über weitere Spurengase und ihre dreidimensionale Verteilung in der Troposphäre und unteren Stratosphäre gewonnen werden.

Messmodi bei SCIAMACHY
Im Nadir-Modus wird der Atmosphärenausschnitt direkt unter dem Instrument gemessen.	Im Limb-Modus blickt das Instrument an den Rand der Atmosphäre.
Okkultationsmessungen werden mit der gleichen Geometrie durchgeführt wie beim Limb-Modus, aber die Sonne oder der Mond befindet sich im Blickfeld des Instruments.	Ein wichtige Eigenheit von SCIAMACHY ist die Möglichkeit, den gleichen Atmosphärenausschnitt zunächst im Limb- und 7 Minuten später im Nadir-Modus zu betrachten. Dieses Kombinationsverfahren erbringt 3D-Informationen über die Atmosphäre.
Quelle: http://www.iup.physik.uni-bremen.de/sciamachy/index.html

Weitere Informationen:

• SCIAMACHY (Universität Bremen)
• SCIAMACHY - Das Unmögliche möglich machen (DLR)
• Sciamachy - Startseite (ESA)
• Sciamachy - Startseite (Universität Bremen)
• Sciamachy - Startseite (ESA dt.)

Führende Nichtregierungsorganisation zur Förderung und Koordinierung internationaler ozeanographischer Aktivitäten unter dem Dach des International Council for Science (ICSU).

Weitere Informationen: SCOR (ICSU)

Engl. Akronym für Science Satellite 1; 2003 gestartete, kanadische Satellitenmission zur Untersuchung der Ozonschicht mit Kanada und Arktis als räumlichem Schwerpunkt. Die Messungen werden mit Daten kombiniert, die von boden-, ballon- oder anderen weltraumgestützten Projekten zusammengetragen wurden.
Es befinden sich folgende zwei Hauptinstrumente an Bord des 150 kg schweren Satelliten:

• ACE-FTS (Atmospheric Chemistry Experiment Fourier Transform Spectrometer) - dieses Gerät zeichnet beim Durchgang des Sonnenlichtes durch die Atmosphäre mit Okkultationsmessungen das Sonnenspektrum auf und erlaubt dadurch die Analyse chemische Elemente in der Atmosphäre
• MAESTRO (Measurements of Aerosol Extinction in the Stratosphere and Troposphere Retrieved by Occultation)

Der Satellit bewegt sich auf einer sonnensynchronen Umlaufbahn (Inklination 74°) in 650 km Höhe und hat einen Wiederholzyklus von 15 Tagen. Man erwartet eine Einsatzdauer von 2 bis 5 Jahren.

Weitere Informationen: SCISAT-1 - Startseite (CSA)

Siehe Scientific Committee on Oceanic Research

Zur Zeit (2005) einziges Raumfahrt-Unternehmen (Internationales Konsortium), das Trägerraketen (Zenit) für kommerzielle Satelltenmissionen von einer Bohrplattform aus startet. Beteiligt sind Boeing (verantwortlich für Nutzlasten und Starts), RKK Energija (Hersteller der Block DM-Oberstufe), SDO Yuzhnoye/PO Yuzhmash (Herstellung der Zenit) und Aker Kvaerner (verantwortlich für die Startplattform "Odyssey" und das Kommandoschiff "Sea Launch Commander"). Wettbewerber in diesem Feld sind auf absehbare Zeit nicht zu erwarten.

Die Firma startet nur Kommunikationssatelliten, und zwar vom Äquator aus bei 154° w.L, etwa 2.200 km südlich von Hawaii. Da alle Kommunikationssatelliten in einer äquatorialen geostationären Bahn umlaufen, ist man so in der Lage, die Flugbahn der Trägerrakete mit Hilfe der Erdrotation zu optimieren. Die Rotationsgeschwindigkeit der Erde stellt in Äquatornähe schon einen gehörigen Teil der für einen Orbit nötigen Geschwindigkeit bereit, so dass die Rakete weniger Leistung aufbringen muss. Auch wird der Satellit direkt in die Umlaufbahn auf Äquatorebene gebracht, was eine längere Lebensdauer (größere Restmengen an Treibstoff für Kurskorrekturen) und größere Nutzlasten ermöglicht.

Russlands Kosmodrome sind jedoch alle weit vom Äquator entfernt, so dass man sich überlegte, wie man trotzdem mit der günstigen Zenit wettbewerbsfähig starten konnte. Nach den ersten Studien 1993 entstand 1995 das Projekt Sea Launch. Die nächsten 4 Jahre wurden zum Aufbau der Infrastruktur genutzt. So wurde das Kommandoschiff "Sea Launch Commander" gebaut und aus einer ausgedienten Ölbohrplattform entstand die Startplattform "Odyssey". Der Heimathafen von sowohl "Sea Launch Commander" als auch "Odyssey" befindet sich in Long Beach, Kalifornien. Einige Wochen vor einem Start wird die Zenit-Rakete in einen Hangar auf der Startplattform geladen, danach fahren sowohl das Schiff als auch die Startplattform zu einer Stelle im Pazifik,. Kurz vor dem Start wird die Rakete aufgerichtet und die Startmannschaft wechselt auf die "Sea Launch Commander". Der Start selbst erfolgt ferngesteuert und mit einer unbemannten Startplattform. Zusätzlich zu der sich auf der Startplattform befindenden Rakete kann die "Sea Launch Commander" weitere Raketen transportieren. Davon wird jedoch kein Gebrauch gemacht, da die Startrate relativ niedrig ist, und so für beide Schiffe genug Zeit bleibt, um in den Heimathafen zurückzukehren. Gestartet wird mit der Zenit-3SL, einer Zenit-2 mit Block DM-Drittstufe und einigen Modifikationen für den Start von See aus. Der Erstflug mit einem Dummy-Satelliten fand 1999 statt, der erste kommerzielle Flug folgte noch im selben Jahr.

Im April 2005 wurde der mit über 6.000 kg schwerste Kommunikationssatellit gestartet.

Sea Launch ist nicht die erste im Meer verankerte Startplattform. In den 70er Jahren wurde vor der Küste Kenias die San-Marco-Plattform zum Start von Scout- und Höhenforschungsraketen verankert. Von der Hubinsel "Barbara" erfolgten zu Beginn der 1970er Jahre einige Raketenerprobungen im Auftrag der Bundeswehr.

Weitere Informationen:

• Sea Launch - Startseite
• Sea Launch System - Commercial heavy-lift launch services (Aerospace Technology)

Instrumente an Bord verschiedener Satelliten (z.B. NOAA-L) zur Aufspürung von Notfallsignalen.

Erster Satellit zur Beobachtung der Weltmeere mit Mikrowellensensoren. Seasat, der im Juni 1978 gestartet wurde und im Oktober 1978 seinen Dienst versagte, trug fünf Sensoren: ein Radaraltimeter, ein Scatterometer, ein SAR, ein Radiometer für den sichtbaren und den infraroten Bereich sowie ein abtastendes, mehrkanaliges Mikrowellenradiometer.
Die Daten betrafen folgende Parameter: meeresoberflächennahe Winde, Meeresoberflächentemperaturen, Wellenhöhen, interne Wellen, Strömungen, Gezeiten, marines Geoid, Wassergehalt der Atmosphäre, Meereischarakteristik und Ozeantopographie.

Engl. für Meeresoberflächentemperatur; mit FE-Methoden wird die SST aus 2-Kanal-Messungen im THIR (10 und 12 Mikrometer bei Tag, sowie 3,7 und 10 Mikrometer bei Nacht) oder im Mikrowellenbereich berechnet.

Das Wasser absorbiert die von der Sonne eingestrahlte Energie und gibt sie wieder als Wärmestrahlung im Wellenlängenbereich von 1.000-1.200 Nanometer ab. Satelliten wie METEOSAT oder NOAA-AVHRR haben Sensoren an Bord, die für diese Wellenlängen empfindlich sind. Durch Eichverfahren kann die registrierte Strahlungsdichte in Grad Celsius umgerechnet werden. Die Werte der SST beziehen sich auf die obersten 2-3 cm der Wasseroberfläche, die relative Genauigkeit ist besser als 1 Grad.
Die Meerestemperatur bestimmt das Vorhandensein von Plankton (kaltes Wasser bindet mehr Sauerstoff und bietet bessere Voraussetzung für Plankton), das als Nahrung für Fische dient. Algenwachstum wird dagegen durch warmes Wasser begünstigt. Meeresströmungen transportieren kaltes bzw. warmes Wasser (Golfstrom) und beeinflussen wesentlich das globale Klima.

Über die SST ist auch das ENSO-Phänomen (El Niño-Southern Oscillation) aus dem Weltraum beobachtbar: ENSO äußert sich in einer Umkehr der normalerweise von der Westküste Südamerikas nach Westen gerichteten Meereströmung, so daß stark erwärmtes Oberflächenwasser vom Pazifik an die amerikanischen Küsten getrieben wird und dort das kalte sauerstoffreiche Wasser des Humboldstroms verdrängt. Starke Niederschläge sind die Folge. El Niño-Southern Oscillation ist besonders gut in Karten der Temperaturabweichung vom Normalzustand deutlich. Aufgrund des Wärmeausdehnungseffekt sind diese lokalen Temperaturschwankungen auch sehr gut in Karten der Höhenauslenkung der Meeresoberfläche erkennbar. Zur Verdeutlichung der Effekte werden meist Differenzkarten zum mittleren Zustand dargestellt. Neben der Oberflächentemperatur ist auch die Meeresoberflächenauslenkung vom Satelliten aus messbar.

SeaWiFS ist ein Sensor zur Ermittlung der Ozeanfarbe und damit zur Untersuchung der Primärproduktion im Meer sowie den Interaktionen zwischen ozeanischen Ökosystemen und Atmosphäre. Ferner dient er der Beobachtung von El Niño im Pazifik, von Waldbränden, Staubstürmen oder der Entwicklung von Hurrikanen.

Seastar-Satellit mit dem SeaWiFS-Sensor Quelle: http://kids.earth.nasa.gov/seawifs/ images/seawifinstrument2.gif

SeaWiFS befindet sich an Bord des SeaStar-Satelliten, der 1997 in seine sonnensynchrone Umlaufbahn in 705 km Höhe gebracht wurde. SeaWIFS besteht aus einem optischen Scanner und einem Elektronikmodul. Seine räumliche Auflösung beträgt 1,13 km, die Anzahl der Bänder 8, und zwar mit Wellenlängen von 402-885 nm.

Die globale Biosphäre im Zeitraum von September 1997 bis August 1998 Orthographische Projektion Zu größerer Darstellung auf Abb. klicken!

Legende     Quelle: http://seawifs.gsfc.nasa.gov/SEAWIFS/IMAGES/ SEAWIFS_GALLERY.html

Anmerkung: Pflanzen auf Land und im Ozean (Phytoplankton) enthalten Chlorophyll, ein grünes Pigment, das sie während der Photosynthese einsetzen. Mit Hilfe von Satellitensensoren kann man die Chlorophyll-Konzentration auf Land, im Ozean und in Seen messen und damit die Verteilung und die Dichte der Vegetation angeben. Da zudem das tierische Leben überwiegend auf der Vegetation als Nahrungsgrundlage beruht, benutzen Wissenschaftler diese Bilder als Dokumentation der irdischen Biosphäre insgesamt.

Weitere Informationen: SeaWiFS Project - Startseite (NASA, GSFC)

Instrument auf den Satelliten QuikSCAT und ADEOS-II zur Messung der oberflächennahen Winde über den eisfreien Ozeanen hinsichtlich Stärke und Richtung. Seine räumliche Auflösung beträgt 25 km.

Quelle: http://winds.jpl.nasa.gov/scatterometry/sws_dwg.html

SeaWinds ist ein Scatterometer genanntes Radarinstrument, mit dem hochfrequente Mikrowellenimpulse (13,4 Gigahertz) zur Meeresoberfläche ausgesandt und die reflektierten (backscattered) Radarstrahlen vom Satelliten gemessen werden. Das Instrument ertastet die vom Wind verursachten Rippeln auf der Meersoberfläche, woraus die Wissenschaftler die Windrichtung und -stärke berechnen können. SeaWinds benutzt eine rotierende Schüsselantenne, deren Strahlenbündel auf dem Boden eine Kreisbewegung vollziehen. Dabei bestreifen sie eine 1.800 km breite Bodenspur. Derartige Instrumente vermögen ein Vielfaches an Datenmaterial zusammenzutragen als es mit Bojen und Schiffen möglich wäre, und sie liefern die Daten kontinuierlich, genau, mit hoher Auflösung und wetterunabhängig. Täglich fallen ca. 400.000 Messungen von 90 % der Erdoberfläche an.

Taifun Olga am 1.8.1999 dokumentiert durch SeaWinds   Die starken Oberflächenwinde des Taifuns Olga, erkennbar an den spiralförmigen Linien, befinden sich mit ihrem Kern über dem Chinesischen Meer südlich von Südkorea. Olga begann als tropische Depression bei den Philippinen und zog nordwärts bis zu seinem Übertritt auf Land in Korea. Dort richtete er beträchtliche Zerstörungen an. Gleichzeitig wird der NE-Pazifik von einem persistenten Hoch dominiert, dessen antizyklonale Drehrichtung starke küstenparallele Winde vor Kanada und den USA bedingt. Nördlich der Antarktis sind drei Gruppen sehr intensiver Winterstürme auszumachen.   Für höhere Auflösung auf Abbildung klicken! Quelle: http://spaceflight.nasa.gov/history/shuttle-mir/

Weitere Informationen:

• SeaWinds on ADEOS II (NASA, JPL)
• WINDS - Measuring Ocean Winds from Space (NASA, JPL)
• Physical Oceanography Distributed Active Archive Center (NASA, JPL)
• Scatterometry (COAPS)

Engl. sea state bias; bei der Satellitenaltimetrie auftretender Effekt, der das Radarecho über dem Meeresspiegel durch Seegang verfälscht, da bei Seegang nicht alle vom Radarsignal getroffenen Flächenelemente zu dem gleichen Rückstreukoeffizienten führen. Der Seegangsfehler besteht im wesentlichen aus dem elektromagnetischen Bias. Weitere Fehleranteile werden durch das Altimeter selbst und die Analyse des Radarechos verursacht. Der Seegangsfehler wird empirisch, und zwar proportional zur signifikanten Wellenhöhe bestimmt. Typische Faktoren für Seasat-Radar, Geosat und ERS-1 liegen zwischen drei und sieben Prozent. Bei TOPEX/POSEIDON wurden auch lineare oder quadratische Abhängigkeiten von der Windgeschwindigkeit berücksichtigt.

Engl. side-looking radar; in einer Ebene senkrecht zur Flugzeugachse gerichtetes abbildendes Radarsystem, das ein die Echozeit messendes, aktives Linienabtastsystem darstellt und das Gelände seitlich des Flugweges aufnimmt. Durch Parallelbefliegung können Stereobildpaare erzeugt werden.

Im allgemeinen technischen Sprachgebrauch bezeichnet der Begriff jede Art von Funktions- oder Bauelement das eine physikalische Grösse wie Druck, Temperatur, Lichtintensität oder Beschleunigung in elektrische Signale umwandelt. Häufig wird deshalb auch von "Messgrössenaufnehmer" gesprochen.
Im Sprachgebrauch der Fernerkundung ist der Begriff "Sensor" wesentlich schärfer definiert und bezeichnet ein Nutzlastelement auf einem Satelliten, einem Flugzeug, einem Ballon oder einer anderen Fernerkundungsplattform zur Ausführung einer bestimmten Fernerkundungsaufgabe. So ist beispielsweise AVHRR einer der Sensoren auf den Satelliten der NOAA-TIROS-Serie.

Da Fernerkundungssensoren, im Gegensatz zu den In-Situ-Messverfahren, keinen direkten Kontakt zum zu erkundenden Objekt (z.B. Erdoberfläche, Atmosphäre, Wolken etc.) haben, werden räumliche Verteilung (Textur) und/oder Eigenschaften wie Intensität, spektrale Eigenschaften oder Polarisation der Strahlung gemessen. Demnach muss ein Fernerkundungssensor folgende Eigenschaften besitzen:

• Radiometrische Definition: Die Lichtintensität eines bestimmten Punktes des untersuchten Objektes muß vom Sensor eindeutig einem Meßwert zugeordnet werden.
• Spektrale Definition: Jeder Wellenlängenbereich der von einem sichtbaren Punkt des untersuchten Objekts reflektierten bzw. emittierten Strahlung muß vom Sensor eindeutig gemessen werden können.
• Räumliche Definition: Jeder sichtbare Punkt des untersuchten Objektes muß separat und mit einer eindeutigen geometrischen Beziehung angebildet werden.

Unterscheidungsmerkmale von Sensorsystemen beziehen sich z.B. auf die verwendete Optik bzw. Antenne. Deren Wahl legt die Größe der beobachteten Region und die räumliche Auflösung fest. Die verwendeten Halbleiterdetektoren sind für unterschiedliche Spektralbereiche ausgelegt, und der Bahnverlauf des Satelliten (Orbit) bestimmt die Überflugszeiten und Wiederholraten sowie ebenfalls den Beobachtungsbereich. Grundsätzlich wird zudem zwischen "aktiven" und "passiven" Sensoren unterschieden.
Aktive Sensoren wie beispielsweise SAR, Radar-Altimeter oder LIDAR senden selbst Strahlung zum Objekt und messen den zum Sensor zurückreflektierten Anteil. Passive Sensoren beobachten entweder die vom Objekt selbst emittierte Strahlung (meist in den Spektralbereichen des Infraroten oder der Mikrowellen) oder vom Objekt reflektiertes Sonnenlicht. Es gibt viele Begriffe, die spezielle Klassen von Sensoren bezeichnen, z.B. abbildende Spektrometer, Sounder, etc.

Dieses Bildpaar verdeutlicht einige der Unterschiede zwischen passiven und aktiven Sensoren. Die linke Abbildung ist ein Luftbild der Amundsen-Scott-Forschungsstation am Südpol. Das rechte Bild zeigt das gleiche Objekt, in etwa aus gleichem Beobachtungswinkel und vergleichbarem Größenmaßstab, aufgenommen mit dem kanadischen RADARSAT. Dieser Satellit setzt das aktive Radar-Verfahren ein. Das Bild enthüllt eine verlassene Gebäudegruppe (links unterhalb der hellen Kuppel), die inzwischen vom Schnee bedeckt und im Foto nicht erkennbar ist. Quelle: http://earthobservatory.nasa.gov/Library/RemoteSensing/remote_08.html

Photographische Aufklärungssensoren sind in ihrer einfachsten Form Kamerasysteme mit großen Brennweiten. Je größer das Objektiv ist, umso kleinere Objekte können aufgespürt werden. Derartige Systeme beinhalten heute eine Vielfalt komplizierter Elektronik, um bessere Aufnahmen zu gewährleisten. Aber auch solche Systeme benötigen wolkenlose Sicht, gute Lichtverhältnisse und einen starken Farbkontrast zwischen dem Zielobjekt und seiner Umgebung. In der Regel werden heute die Aufnahmen digitalisiert, zu einer Bodenstation geschickt und dort aus dem elektronischen Code rekonstruiert.

Weitere Informationen, u.a. Sensor- bzw. satellitenspezifische Suchmöglichkeit nach Satellitenbildern über eine Liste der Sensoren bzw. Satelliten:

• Overview of available earth observation sensors (F.S.-Universität Jena )
• Visible Earth - A catalog of NASA images and animations of our home planet
• Missions, Satellites and Instruments (Universität ZH)

Engl. Akronym für Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager; abbildendes Radiometer an Bord von MSG. Der Sensor bietet neue und z.T. einzigartige Möglichkeiten der Wolkendarstellung, der Aufspürung von Nebel, der Ermittlung von Temperaturen an Land-, Meeres- und Wolkenoberfläche sowie der Verteilung von Ozonkonzentrationen. Mit seinen 12 Spektralkanälen (4 VIS/NIR, 8 IR) liefert SEVIRI 20mal mehr Informationen als die bisherigen Meteosat-Satelliten liefern. Diese große Bandbreite ermöglicht es Meteorologen, über digitale Modelle differenziertere Aussagen zur Wettervorhersage zu machen. Auch trägt die Bildwiederholrate von 15 min dazu bei, genauere und schnellere Vorhersagen von der Entstehung gefährlicher Phänomene wie Stürme, Gewitter oder Starkniederschlag machen zu können. Beispielsweise können bei drohenden Nebelereignissen Flughäfen 1-2 Stunden vor deren Auftreten gewarnt werden. Die höhere Auflösung von SEVIRI - 1km gegenüber 2,5km der alten Meteosat-Reihe - ermöglicht eine präzisere Ortung von Sturmfronten oder Nebelbänken.
Hersteller ist Astrium/Toulouse.

Montage von SEVIRI Quelle: http://www.eumetsat.de

Messprinzip von SEVIRI Die Strahlung der Erde tritt in das Instrument über eine 50x80 cm große Öffnung ein. Quelle: http://www.esa.int/msg/FT/FT4a.html

Weitere Informationen:

• MSG's Seviri Instrument (ESA Bulletin 111)
• SEVIRI (ESA)

Syn. atmosferics, atmosphärische Störung im Langwellenbereich (5 kHz - 10 kHz). Dabei handelt es sich um Impulsstrahlung, die von elektrischen Entladungen (v.a. Gewitterblitze) in der Atmosphäre ausgeht. Geeignete Empfangsanlagen (Peilstationen) zum Nachweis von sferics können über Häufigkeit, Verbreitung und Lokalität von Gewittern Auskunft geben.

Eine Space Shuttle-Mission der NASA, die ein C-Band- und ein X-Band-Interferometrie-SAR einsetzte, um topographische Daten von über 80% der irdischen Landmasse (zwischen 60°N und 56°S) zu erfassen. Die Datenaufnahme erfolgte vom 11.-22.2.2000.

Rot eingezeichnet sind die von dem X-SAR-Interferometer während der Elf-Tage-Mission aufzunehmenden Gebiete. Quelle: http://www.spaceforum.de/srtm_fs.htm

Haupt-Radar (Sender und erster Empfänger) und ausgefahrene „Outboard-Antenne" (zweiter Empfänger) betrachten die Erde im „Stereo-Blick". Dabei wird die Wolkendecke durchdrungen. Quelle: http://www.jpl.nasa.gov/srtm/multimed.htm

Aus den Daten der Radar-Interferometrie lassen sich 3D-Darstellungen erzeugen – das Bildbeispiel zeigt den Mount Cameroon an der Westküste Afrikas. Quelle: http://www.spaceforum.de/srtm_fs.htm

Die Aufnahmen wurden aus einer Höhe von 233 km gemacht. Pro Sekunde wurden rund 1.700 Mikrowellenpulse zur Erde gesandt. Die Signale wurden von der Erde zurückgestreut und als Radarecho von den Radarsystemen wieder empfangen. Die Bahnneigung der Umlaufbahn gegenüber dem Äquator betrug 57°. Während das Shuttle in seiner Umlaufbahn kreist, drehte sich die Erde weiter - so wurden nach und nach alle Kontinente überflogen.

Üblicherweise bestimmt man die Höhhe eines Ortes auf der Erdoberfläche durch den Referenzpunkt NN (Normalnull). Bis man durch viele Messungen (Nivellement) einen Punkt im Landesinneren erreicht hat wird erhebliche Zeit benötigt. Erschwerend kommt hinzu, dass jedes Land seinen eigenen Referenzpunkt bestimmt. Beispielsweise weichen die schweizerischen Höhenangaben um +0,32 m von den deutschen ab. Das bedeutet, dass ein 1.000 m hoher Berg in der Schweiz in Deutschland nur 999,68 m hoch ist.
Bei der SRTM wurde ein gleicher Referenzpunkt für alle Höhenmessungen angenommen. Das bedeutet, dass alle 1.000 m hohen Berge, unabhängig von ihrer geographischen Lage, einheitlich diese Höhe besitzen. Weiterhin wurden innerhalb von nur 12 Tagen selbst die unwegsamsten Regionen (z.B. im Himalaya) erfasst, die bisher nicht oder nur sehr fehlerhaft vermessen waren.
Das Ergebnis der Mission sind Höhenangaben für ganz bestimmte Positionen auf unserem Planeten. Sie können beispielsweise zur Generierung eines digitalen Geländemodells verwendet werden.

Schwachpunkt der Daten ist die Darstellung von Küstengebieten nahe der NN-Marke oder bei Senken, welche unter dem Meeresspiegel liegen. Eine weitere Fehlerquelle sind Eisbedeckungen z.B. auf Gipfeln. Diese werden nicht als Höhe erkannt und bilden Fehlpixel.

Die Auswertung der C-Band-Daten erfolgte beim Jet Propulsion Laboratory, den Vertrieb übernahm das USGS EROS Data Center. Die vom USGS bereit ges