Mikrowellenradiometrie

Engl. microwave radiometry; (passive) Radiometermessungen im Bereich der Mikrowellen (ca. 1 cm - 1 m Wellenlänge). Die passive Mikrowellenradiometrie nutzt die Strahlung, die von jedem Objekt in diesem Teil des elektromagnetischen Spektrums abgegeben wird. Die natürlich ausgestrahlte Energie in diesem Bereich ist sehr gering verglichen mit dem optischen Bereich.

Bei passiver Mikrowellenradiometrie werden Daten mit einer Antenne innerhalb ihres Gesichtsfeldes aufgezeichnet. Dieses muss groß genug sein, um genügend Energie aufzunehmen. Daher haben die meisten passiven Mikrowellen-Sensoren eine geringe räumliche Auflösung. Die Aufnahme erfolgt in Profilen oder zeilenweise.

Die Radiometer-Messungen beziehen sich direkt auf die Temperatur der strahlenden Objektoberfläche, wobei die Zusammenhänge allerdings komplex sind. So ändert sich die von einem Körper beobachtete Strahlung mit Beobachtungswinkel, Polarisation, Wellenlänge und Oberflächenrauigkeit. Auch der physikalische Zustand des Objekts wie etwa Feuchtigkeit hat großen Einfluss.

Die Mikrowellenradiometrie gewinnt besonders beim Satelliteneinsatz für die Meteorologie an Bedeutung, da die aktuellen Geräte eine gute räumliche Auflösung besitzen (z.B. <50 km für den 22 GHz-Kanal). Vorrangiges Ziel ist die Bestimmung der Parameter Luftfeuchte, Wolkenwassergehalt und Niederschlag. Mikrowellenhygrometer messen neben der Strahlungstemperatur den Dampfdruck und das gesamte flüssige Wasser in der Atmosphäre unter Nutzung des Frequenzbereiches 24 GHz - 31 GHz. Klimatologisch von Bedeutung ist die Bestimmung der Bodenfeuchte der obersten Millimeter und der Schneegebiete.

Besonders wichtig ist die passive Mikrowellenerkundung für die Ozeane, da Parameter wie Meereis, Wassertemperatur sowie Wasserinhaltsstoffe (Salzgehalt) mit teilweise ausreichender Genauigkeit gemessen werden können. Mit aktiven Methoden kann die Meeresoberfläche abgetastet und aus der Art der Rückstreuung der Mikrowellen auf Seegangseigenschaften und damit auf den Bodenwind geschlossen werden.

Folgende Anwendungen der Mikrowellenradiometrie werden ausschließlich unter Verwendung von Satelliten als FE-Plattform betrieben:

Identifizierung und Kartierung von Wasserflächen und überschwemmten Gebieten
Kartierung von Schnee- und Meereseisgebieten, sowie zur Ermittlung des Wassergehaltes von Schnee
Kartierung der Bodenfeuchtigkeit als Voraussetzung für Erntevorhersagen und Bewässerungskontrollen
Feststellung der Windgeschwindigkeit über dem Ozean (Meeresrauigkeit durch Wellen)
Kartierung der Meeresoberflächentemperatur sowie des Salzgehaltes der Ozeane
Überwachung von Ölverschmutzungen
Verfolgung tropischer Wirbelstürme
Messung von Temperaturprofilen, Wasserdampfgehalt und Wasserdampfprofilen, sowie des Gehaltes an flüssigem Wasser (Regen) in der Atmosphäre für meteorologische und klimatologische Vorhersagen und Untersuchungen

Bildhafte Darstellung von AMSR-E-Messdaten der Meeresoberflächentemperatur und
des Hurrikan Katrina

Dieses Bild stellt die Meeresoberflächentemperaturen der Karibik und des Atlantik im 3-Tagesschnitt (25.-27.8.2005) dar. Es basiert auf den Messdaten des Radiometers AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer ) an Bord des NASA-Satelliten Aqua.

Quelle: NASA