GPM

Engl. Akronym für The Global Precipitation Measurement; auf dem Erfolg der TRMM-Mission aufbauende Mission aus einem internationalen Netzwerk von Satelliten, die die neueste Instrumentengeneration zur globalen Regen- und Schneebeobachtung zum Einsatz bringt. Das GPM-Konzept ist um einen 'Kern'-Satelliten (GPM Core Observatory) von NASA/JAXA herum strukturiert, der ein neuartiges abbildendes Radar- und Radiometer-System trägt, und der als Referenz für weitere Forschungs- und operationelle Satelliten von CNES, ISRO, NOAA und EUMETSAT dient, um die Niederschlagsmessungen möglichst einheitlich zu machen. GPM ist Teil des NASA-Programms Earth Systematic Missions und soll mit seinen Beobachtungen nahezu die ganze Erde abdecken. Der Start des GPM Core Observatory erfolgte am 27.2.2014 vom japanischen Tanegashima Space Center mit einer H-IIA-Trägerrakete.

Der Satellit fliegt in einer Höhe von 407 km auf einer nicht-sonnensynchronen, um 65 ° gegenüber dem ß╡quator geneigten Umlaufbahn, wobei er die Atmosphäre zwischen dem Nord- und dem Südpolarkreis beobachtet.

GPM Core Observatory - Komponenten Der Kernsatellit misst Regen und Schnee mit zwei wissenschaftlichen Instrumenten: dem GPM-Mikrowellen-Imager (GMI) und dem Zweifrequenz-Niederschlagsradar (DPR). Das GMI erfasst Niederschlagsintensitäten und horizontale Muster, während das DPR Einblicke in die dreidimensionale Struktur der Niederschlagsteilchen gibt. Zusammen liefern diese beiden Instrumente eine Datenbasis von Messungen, mit denen die Mikrowellenbeobachtungen anderer Partnersatelliten sinnvoll verglichen und zu einem globalen Niederschlagsdatensatz kombiniert werden können. Quelle: NASA

Die Mission TRMM hat den Nutzen von Messungen aus nicht-sonnensynchronen Orbits zu verschiedenen Tageszeiten aufgezeigt. Sie ergänzen Beobachtungen von polumlaufenden Satelliten mit festen Zeiten, was die echtzeitnahe Überwachung von Hurrikanen verbessert und auch die genauere Abschätzung der Regenmengen. Eine der wichtigsten Neuerungen bei den GPM-Daten ist die breitere globale Abdeckung. Während TRMM Daten in den Tropen und Subtropen etwa zwischen 35° N und 35° S aufnahm, sammelt GPM Daten etwa zwischen 65° N und 65° S. Damit erheben die Instrumente von GPM Daten von Stürmen, die sich in den Tropen entwickeln und anschließend in mittlere und hohe Breiten ziehen.

Weitere Verbesserungen des Satelliten GPM Core Observatory gegenüber TRMM betreffen die Sensoren selbst. GPM besitzt zwar nur zwei Instrumente gegenüber fünf auf dem früheren TRMM, sie gehören aber zu den modernsten Geräten, die bisher für die Niederschlagsbeobachtung aus dem All zum Einsatz kommen. Es sind eine Mikrowellenkamera (GPM Microwave Imager = GMI) und ein Dualfrequenz-Radarmessgerät (Dual-frequency Precipitation Radar = DPR).

Das GMI arbeitet in 13 Kanälen von 10 GHz bis 183 GHz, ist mit einer 1,2 m Antenne ausgerüstet und besitzt eine Schwadbreite von 904 km. Das DPR liefert dreidimensionale Informationen über Ausfällung von Teilchen (Regen- und Schneefälle) über die durch diese Teilchen reflektierte Energie in verschiedenen Höhen innerhalb der Wolke. Die Verwendung von zwei Frequenzen erlaubt es dem Radar, auf die Größen der Niederschlagspartikel zu schließen und bieten so Einblicke in die physikalischen Eigenschaften eines Sturms. Die Abtastung im Ka-Frequenzband (35,5 GHz) zur Messung von Starkniederschlag überstreicht auf der Erdoberfläche einen Bereich von 125 km Breite und liegt innerhalb der Abtastung der Ku-Band-Frequenz (13,6 GHz) zur Messung von gefrorenem Niederschlag und leichtem Regen von 254 km Breite.

Das GMI erfasst Niederschlagsintensitäten und horizontalen Muster, während das DPR Einblicke in die dreidimensionale Struktur von Partikeln bietet. Zusammen bilden diese beiden Instrumente Messdaten, die mit Beobachtungen im Mikrowellenbereich von anderen Satelliten verglichen und kombiniert werden können, um einen Datensatz des globalen Niederschlags zu erhalten.

Mit Hilfe von GPM sollen Modelle zur numerischen Wettervorhersage, Klimamodelle sowie die Möglichkeiten zur Vorhersage von Hochwässern, katastrophalen Dürren und die Abschätzung von Süßwasserverfügbarkeit verbessert werden. Die Durchführung der Mission erfordert den Einsatz mehrerer Satelliten mit passiven und aktiven Mikrowelleninstrumenten.

Global Precipitation Measurement (GPM) Konstellations-Architektur Die Mission zur globalen Niederschlagsmessung (GPM) weitet die 2015 beendete TRMM-Mission aus durch die Lieferung von Daten aus höheren geographischen Breiten. GPM ist in der Lage, Regenmengen im Bereich von 0,25 bis 100 mm / h zu messen. Das Ziel von GPM ist es, über 80 % der Erdoberfläche mit einer Wiederholrate von 3 Stunden zu besuchen und die Daten den Nutzern innerhalb von drei Stunden verfügbar zu machen. GPM besteht aus einem Kernsatelliten mit einem Zweikanal-Niederschlagsradar und einem Mikrowelleninstrument sowie einer Konstellation von mehreren polarumlaufenden Satelliten mit passiven Mikrowellensensoren. Deren Niederschlagsschätzungen werden mit den Daten des Kernsatelliten abgeglichen. Quelle: NASA

Zwar liefern TRMM und GPM seit 1997 kontinuierlich Niederschlagsdaten, einschließlich der kurzen Zeit, in der beide Missionen gleichzeitig Daten sammelten, es handelt sich aber um zwei unterschiedliche Missionen, die verschiedene Algorithmen für ihre Datenkollektionen benutzen. Um Langzeitstudien auf der Grundlage dieser Datensätze zu erleichtern, entwickelte das amerikanische GPM-Team das sog. Integrated Multi-satellite Retrievals for GPM (IMERG) mit einer integrierten und standardisierten Datensammlung.

Weitere Informationen:

• GPM -Startseite (NASA GSFC)
• Precipitation Measurement Missions - Startseite (NASA GSFC)
• GPM (Global Precipitation Measurement) Mission (eoPortal Directory)
• Global Precipitation Measurement Mission Core spacecraft (CEOS EO Handbook)
• GPM Core Observatory: Advancing Precipitation Instruments and Expanding Coverage (Heather Hanson und Ellen Gray, NASA / GSFC)
• Global Precipitation Measurement - Core Observatory (NASA)