Lexikon der Fernerkundung

IADC

Engl. Akron. für Inter-Agency Space Debris Coordination Committee; ein internationaler Zusammenschluss von Raumfahrtagenturen, um aktuelle Forschungsergebnisse auszutauschen und Vermeidungsmaßnahmen zu erarbeiten. Für Deutschland stellt das DLR sicher, dass die dort beschlossenen Anforderungen bei aktuellen deutschen Projekten erfüllt werden.

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IASI

Engl. Akronym für Infrared Atmospheric Sounding Interferometer; sondierendes Instrument auf der METOP-Serie; das sondierende Michelson Interferometer dient der Erstellung von Temperatur-, Wasserdampf- und anderer Spurengasprofilen der Atmosphäre, sowie zur Bestimmung der Meeresoberflächentemperatur und der Wolkeneigenschaften. Die Sondierungen erfolgen zweimal täglich für die gesamte Atmosphäre.

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IASI

Links: Das Instrument umfasst ein Spektrometer, das die durch die Atmosphäre emittierte Lichtstrahlung zerlegt und die Beobachtung der Atmosphärenchemie ermöglicht.

Rechts: Die Temperatur der Troposphäre und der unteren Stratosphäre wird unter wolkenfreien Bedingungen gemessen, ebenso die Feuchte der Troposphäre. IASI misst zusätzlich den Wolkenbedeckungsgrad sowie die Temperatur und den Luftdruck an der Wolkenobergrenze. Ebenso wird auch die Gesamtmenge an O3 gemessen, ferner der Gehalt an CO, CO4 und N2O.

Quellen: EUMETSAT

Bei IASI handelt es sich um ein Messinstrument, das sehr genaue, vertikal aufgelöste Daten über die Zusammensetzung der Atmosphäre liefert. Das Instrument umfasst ein Spektrometer, das die durch die Atmosphäre emittierte Lichtstrahlung zerlegt und die Beobachtung der Atmosphärenchemie ermöglicht. Ziel ist, die vorhandenen Mengen an Spurengase wie z.B. Ozon, Methan oder Kohlenmonoxid auf weltweiter Ebene zu berechnen und zu verfolgen. Ein zentraler Bestandteil des IASI ist ein sich periodisch bewegender Spiegel, der ein Interferenzmuster erzeugt, aus dem sich die gesuchten Atmosphärendaten ableiten lassen. IASI umfasst ausserdem einen Bildgenerator, der gemeinsam mit dem Spektrometer die Sondierungspunkte lokalisiert.

Die Temperatur der Troposphäre und der unteren Stratosphäre wird unter wolkenfreien Bedingungen gemessen, und zwar mit einer vertikalen Auflösung von 1 km in der unteren Troposphäre, einer horizontalen Auflösung von 25 km und einer Genauigkeit von 1 Kelvin. Die Feuchte der Troposphäre wird ebenfalls unter wolkenfreien Bedingungen gemessen, und zwar mit einer vertikalen Auflösung von 1-2 km in der unteren Troposphäre, einer horizontalen Auflösung von 25 km und einer Genauigkeit von 10 %. IASI misst auch den Wolkenbedeckungsgrad sowie die Temperatur und den Luftdruck an der Wolkenobergrenze.

Die Gesamtmenge an Ozon wird unter wolkenfreien Bedingungen gemessen, und zwar mit einer horizontalen Auflösung von 25 km und einer Genauigkeit von 5 %, ferner der Gehalt an CO, CO4 und N2O, integriert über die gesamte Säule mit einer Genauigkeit von 10 % und einer horizontalen Auflösung von 100 km.

Starker Ausbruch vulkanischer Gase und Aschen Starker Ausbruch vulkanischer Gase und Aschen in Chile

Dieses Bild zeigt die riesige Wolke aus Schwefeldioxid, die von dem chilenischen, ca. 600 km südlich Santiago gelegenen Vulkankomplex Puyehue-Cordón Caulle ausgestoßen wurde. Nachdem er über 50 Jahre inaktiv war, kündigte eine Serie von Erdbeben den Beginn dieser großen Eruption an. Am 4. Juni 2011 öffnete sich eine 4 km lange Spalte und schickte eine Asche- und Gaswolke über 10 km hoch. Mehrere tausend Menschen wurden evakuiert, nachdem eine bis 50 cm dicke Schicht aus Asche und Bims niederregnete und ein großes Gebiet bedeckte. Flughäfen in Chile und Argentinien mussten schließen.
Das Bild wurde am 6. Juni aus IASI-Daten des Satelliten MetOp-A erzeugt. Es stellt die SO2-Konzentration in der gesamten vertikalen Luftsäule dar. Starke westliche Winde (Gebiet der 'Roaring Forties') trieben die Wolke weit auf den Südatlantik hinaus. Der scharfe Richtungswechsel nach N erklärt sich durch ein ausgeprägtes Drucksystem.

puyehue

Eruptionen von Vulkanen bringen oftmals - wie auch hier geschehen - elektrische geladene Luftströme hervor, die gewaltige Gewitterstürme auslösen und so dem Naturereignis eine besondere Dramatik verleihen.

Siehe auch die Bildergalerie Chile volcano eruption - in pictures (The Guardian 2011)

Quellen: ESA / Survivalangel

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IceBridge

Die Operation IceBridge war eine von 2009-2016 angelegte Mission der NASA zum flugzeuggestützten Monitoring von Veränderungen des Polareises. Sie wurde schlieأŸlich erst Ende 2019 beendet. Die detailreichen dreidimensionalen Aufnahmen sollen zum besseren Verständnis der Prozesse beitragen, die die Polarregionen mit dem globalen Klimasystem verbinden.
IceBridge setzte eine hochspezialisierte Flotte von Forschungsflugzeugen und die modernsten Instrumente ein, um die jährlichen Veränderungen der Meereisdicke, von Gletschern, Eisschelfen und Eisschilden zu erkunden. Zusätzlich sammelt IceBridge wichtige Daten, die benötigt werden, um die Reaktion des Polareises auf Klimaänderungen und die sich daraus ergebende Erhöhung des Meeresspiegels vorherzusagen. Die Befliegungen über Grönland erfolgten jeweils von März bis Mai, jene über Antarktika von Oktober bis November. Zusätzliche kleinere Beobachtungsflüge in anderen Teilen der Erde waren ebenfalls Teil der IceBridge-Kampagne.

IceBridge schließt auch die zeitliche Beobachtungslücke der Polarregionen, die zwischen den ICESat-Satellitenmissionen der NASA entstanden war. Der seit 2003 im All befindliche ICESat-1 fiel im Jahr 2009 aus, ICESat-2 nahm seine Arbeit erst 2018 auf. Insofern haben die Beobachtungen von IceBridge entscheidende Bedeutung für die Datenkontinuität.

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ICESat / ICESat-2

Engl. Akronym für Ice, Cloud and Land Elevation Satellite; inzwischen beendete Erdbeobachtungsmission der NASA zur Ermitlung der Höhe von Eisschilden und deren Veränderungen, zur Erstellung von Höhenprofilen von Wolken und Aerosolen sowie zur Bestimmung der Landtopographie, Höhe der Vegetationsbedeckung und Meereismächtigkeit. Das Geoscience Laser Altimeter System (GLAS) war das einzige Instrument an Bord des Satelliten. ICESat befand sich seit Januar 2003 in 600 km Höhe auf seinem geneigten, nicht-sonnensynchronen Orbit (Inklination 94°). Seine Umlaufzeit betrug 97 Minuten, sein Wiederholzyklus 183 Tage. Der Satellit war bis 2009 in Betrieb.

Die zweite Generation der Laser-Altimetermission (ICESat-2) startete am 15.9.2018. Im Gegensatz zu ICESat kann das Instrument Advanced Topographic Laser Altimeter System (ATLAS ) des neuen Satelliten sechs Laserpulse – nicht nur einen – aussenden. Anhand der Zeitspanne, die es dauert, bis die Impulse zurück zum Satelliten kommen, können Wissenschaftler die Höhe von Eisdecken, Gletschern und Vegetation auf der Erde berechnen und Veränderungen in bisher unerreichter Detailgenauigkeit beobachten.

Die Wissenschaftler werden die neuen eisbezogenen Daten mit Messungen kombinieren können, die von einer Vielzahl anderer Satelliten und Instrumente aufgenommen wurden, und so der Forschung helfen, versteckte Beziehungen zwischen Eis und anderen Meeres- und Atmosphärenphänomenen wie Wind, Strömung, Temperatur, Niederschlag und mehr aufzudecken. Die wissenschaftliche Hauptaufgabe von ICESat-2 ist die Sammlung von Daten, um die jährlichen Höhenänderungen der Eisschilde in Grönland und der Antarktis mit einer Genauigkeit von bis zu 4 mm abschätzen zu können.

ICESat-2 Instrument Infografik zur Veranschaulichung der wichtigsten technologischen und wissenschaftlichen Ziele von ICESat-2

ICESat-2 setzt die Aufzeichnung von Eishöhenmessungen fort, die von der früheren ICESat-Mission der NASA begonnen wurden. Die Eishöhenmessungen von ICESat wurden durch die jährliche Operation IceBridge der Agentur fortgesetzt, die 2009 begann und bis 2019 andauerte. Die Daten von ICESat-2 werden der Öffentlichkeit über das Nationale Schnee- und Eisdatenzentrum zur Verfügung stehen. Die Ingenieure bei der NASA Goddard haben das ATLAS-Instrument gebaut und getestet und leiten die ICESat-2-Mission für das Science Mission Directorate der NASA. Northrop Grumman entwarf und baute den Satellitenbus, installierte das Instrument und testete den fertigen Satelliten.

Quelle: NASA GSFC

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ICEYE

ICEYE ist ein finnischer Mikrosatellitenhersteller. ICEYE wurde 2014 als Spin-off der Abteilung für Funktechnologie der Aalto-Universität gegründet und hat seinen Sitz in Espoo. ICEYE versucht, in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) eine Satellitenkonstellation aus 18 Mikrosatelliten zu aufzubauen, die mit Radarsystemen mit synthetischer Apertur ausgestattet sind. ICEYE verwendet so weit wie möglich kommerziell erhältliche Standardkomponenten, trotz des erhöhten Risikos von Hardwareausfällen.

Bis Anfang 2022 wurden 16 Satelliten gestartet, und ICEYE plant, seine Konstellation bis Mitte 2022 auf 18 Satelliten zu erweitern, um eine durchschnittliche Zugriffszeit von drei Stunden überall auf dem Globus zu erreichen. Die Mission wird in vielen Bereichen eingesetzt, von der Überwachung von Überschwemmungen und Bergbauaktivitäten bis hin zur Ortung von Schiffen und der Überwachung von Eisbergen.

Jeder ICEYE-Satellit befindet sich auf einer sonnensynchronen Umlaufbahn in 560 bis 580 km Höhe mit einem nominellen Wiederholungszyklus von 1 bis 22 Tagen (je nach Satellit) mit 15 Bildumläufen pro Tag. Jede Bahnebene umkreist die Erde mit einer anderen lokalen Zeit des aufsteigenden Knotens (LTAN) und des absteigenden Knotens (LTDN). Dies bedeutet, dass die gesamte Konstellation die Möglichkeit hat, einen Ort zu verschiedenen Tageszeiten zu beobachten, im Gegensatz zu der herkömmlichen sonnensynchronen Umlaufbahn von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang.

Die Kleinsatellitenkonstellation ICEYE wird in die Flotte der Missionen aufgenommen, die zum europäischen Umweltüberwachungsprogramm Copernicus beitragen. Als kommerzieller Anbieter von Satellitenradarbildern ist ICEYE ein perfektes Beispiel für die Umsetzung der European New Space im Rahmen von Copernicus.

Rotterdam port from ICEYE Rotterdam port from ICEYE

ICEYE baut und betreibt eine kommerzielle Konstellation von kleinen Radarsatelliten mit synthetischer Apertur. Bislang wurden 14 Satelliten gestartet, und ICEYE plant, seine Konstellation bis Mitte 2022 auf 18 Satelliten zu erweitern, um eine durchschnittliche Zugriffszeit von drei Stunden überall auf der Welt zu erreichen. Die Mission wird in vielen Bereichen eingesetzt, von der Überwachung von Überschwemmungen und Bergbauaktivitäten bis hin zur Erkennung von Schiffen auf See und der Überwachung von Eisbergen.

Die ICEYE-Satellitenkonstellation ist eine Copernicus-Beitragsmission, die die bestehenden Radarmissionen mit synthetischer Apertur im Rahmen des Copernicus-Programms ergänzt.

Read full story: ICEYE commercial satellites join the EU Copernicus programme

Quelle: ESA

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ICON

Engl. Akronym für Ionospheric Connection Explorer; Satellitenmission des Explorerprogramms der NASA zur Untersuchung der Veränderungen in der irdischen Ionosphäre. Der Start der auf zwei Jahre ausgelegten Mission ist für Oktober 2019 vorgesehen. Die geplante annähernd kreisförmige Umlaufbahn des Raumfahrzeugs in einer Höhe von 575 km ist 27 Grad gegen den Erdäquator geneigt. Dieser Orbit ermöglicht die Beobachtung der Ionosphäre im Bereich des Äquators.

ICON untersucht die Kräfte, die in der dynamischen Ionosphäre im Widerstreit miteinander liegen: Das Weltraumwetter mit seinen Sonnenwinden und das Klimasystem der Erde. In dieser Schicht sind die wenigen Gase alles andere als ruhig, da eine Mischung aus neutralen und geladenen Partikeln in gewaltigen Winden hindurchströmen. Diese Winde können mit einer großen Vielfalt an Zeitskalen variieren, abhängig von den irdischen Jahreszeiten, der im Tagesverlauf erfolgenden Erwärmung und Abkühlung und von eintreffenden solaren Strahlungsausbrüchen.

ICON besitzt vier Instrumente: Zwei Spektrographen für ultraviolette Strahlung kommen von der UC Berkeley. Sie dienen der Erfassung von Licht im extremen (EUV) und fernen (FUV) Ultraviolett zur Plasmadichtebestimmung. Das MIGHTI (Michelson Interferometer for Global High resolution imaging of the Thermosphere and Ionosphere) genannte Interferometer dient primär der Erfassung von Daten zur Windgeschwindigkeit und Temperatur in der Hochatmospähre und wird vom Meeresforschungslabor Virginia (Naval Research Laboratory, NRL) zugeliefert. Das Messgerät für die Geschwindigkeit, Temperatur und Anzahl von Ionen (Ion Velocity Meter, ION) entstand in Dallas an der Universität Texas (UT Dallas).

Mit ICON will man die Vorgänge in dieser für Funksignale wichtigen Schicht verstehen lernen, da ihre Veränderungen zu gravierenden Störungen bei Kommunikations- und GPS-Signalen führen können.

ICON

Airglow

ICON erforscht die Grenze Erde - Weltall

Links: Der NASA-Satellit Ionospheric Connection Explorer (ICON), der die Grenze des Weltraums untersuchen wird: jene dynamische Zone hoch in unserer Atmosphäre, in der das terrestrische Wetter von unten auf das Weltraumwetter von oben trifft.

Rechts: Rote, grüne und gelbe Lichtschwaden - bekannt als Airglow - sind in diesem Video am Rand der Erde zu sehen, das von der Internationalen Raumstation aus aufgenommen wurde. Video in voller Länge und Auflösung bei den NASA Goddard Media Studios.

Quelle: NASA

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ICSU

Siehe International Council for Science

IFOV

Engl. Akronym für Instantaneous Field of View, dt. momentanes Sehfeld, beobachtetes Flächenelement, auch Öffnungswinkel; es gilt als Maß für die räumliche Auflösung die Größe des Gebietes, das bei der Aufnahme in einen Zahlenwert (DN-Wert, digital number) umgesetzt wird. Der IFOV (A) ist der Raumwinkel und bestimmt die kleinste aufzulösende Einheit. IFOV wird typischerweise in mrad (Milliradiant) gemessen. Die Einheit mrad bezeichnet kleine Teile eines Raumwinkels (vgl. Abb. unten).

Zu einer bestimmten Zeit wird bei einer Höhe über Grund (C) mit dem Raumwinkel (A) die Energie der Fläche (B) gemessen. Der IFOV wird mit der Höhe über Grund multipliziert und ergibt die kleinste aufzulösende Einheit (resolution cell). Die zu beobachtenden Merkmale bzw. Gebiete müssen gleich gross oder grösser als der IFOV sein, um detektiert zu werden. Dies trifft für homogene Oberflächen zu. Linienhafte oder punktförmige Objekte mit einem unterschiedlichen spektralen Verhalten (höhere Reflektivität) zu ihrer Umgebung können auch noch in kleineren Einheiten als der IFOV "gesehen" werden.
Die gesamte Aufnahme ist eingeteilt in Pixel. Die Grösse der Pixel muss nicht der räumlichen Auflösung entsprechen. Die räumliche Auflösung des ERS-1/2 war beispielsweise 25 m, die Pixelgrösse jedoch 12,5 m.

ifov Instantaneous Field of View

Der Grad der erkennbaren Details auf der Erdoberfläche ist abhängig von der räumlichen Auflösung (spatial resolution). Die räumliche Auflösung ist im Wesentlichen durch das momentane Gesichtsfeld (IFOV = Instantaneous Field of View) bestimmt. Der IFOV (A) ist der Raumwinkel (Angabe in mrad) und bestimmt die kleinste aufzulösende Einheit.

Quelle: Natural Resources Canada

IGACO

Siehe (The) Integrated Global Atmospheric Chemistry Observations

IGBP

Siehe International Geosphere-Biosphere Programme

IGOS

Engl. Akronym für Integrated Global Observing Strategy; von Raumfahrtagenturen und Regierungen getragener organisatorischer Rahmen, der die wichtigsten Satellitensysteme und oberflächenbasierten Systeme zu globalen Umweltbeobachtungen von Atmosphäre, Meeren und Landoberflächen vereint.
Inzwischen werden Ziele und Aufgaben von IGOS von der Group on Earth Observations fortgeführt.

IHS-System

Engl. IHS colour model; syn. HSV-, HSB-, HIS-System; Bezeichnung für Farbsysteme, die eine Farbe durch ihre Helligkeit (intensity), Farbton (hue) und Farbsättigung (saturation) definieren.

Die Intensität I gibt die Helligkeitsunterschiede in einem Bild wieder, die Werte liegen zwischen schwarz und weiß. Sie enthalten keine Farbinformationen. Der Farbton H gibt die dominierende Wellenlänge der Farbe an. Die Sättigung S beschreibt die Reinheit der Farbe.

Diese Elemente werden in einem Zylinder beschrieben, in dem an der Grundfläche der Farbton abgetragen wird. Hierbei wird der Winkel (von 0° ausgehend) als Maß für die jeweilige Farbe genommen (siehe Farbkoordinaten-Kreis). Durch den Abstand von der Zylinderachse wird die Farbsättigung skizziert und die Intensität der Farbe wird an der Zylinderachse selbst aufgetragen, die auch gleichzeitig die Unbuntgerade ist (da kein Winkel von der 0°-Linie wegführt).

IHS-Zylinder im Querschnitt IHS-Zylinder im Querschnitt

Das IHS-Modell ist der Form nach ein Zylinder. Die Lage einer Farbe in diesem Zylinder wird dabei durch die Koordinaten I, H und S angegeben.

Unter "Farbton" versteht man dabei den Namen der Farbe oder genauer die jeweilige Lage im Spektrum. Jede Spektralabstufung ist dabei ein Farbton im IHS-Modell. Als Größe wird dabei die Winkelkoordinate angegeben; der Bereich geht logischerweise von 0 bis 360.

Unter Sättigung versteht man die Intensität des jeweiligen Farbtones, also kräftig oder blass. Die kräftigen Töne liegen dabei am Rand des Zylinders, die blasseren innen. Der Bereich geht dabei von 0 bis 100.

Die "Helligkeit" entspricht sozusagen der Höhe des Zylinders. Sie gibt an, ob in der Mitte des Zylinder-Durchmessers Weiß, Schwarz oder ein Grau liegt. Der Bereich geht dabei ebenfalls von 0 bis 100.

Die Abbildung zeigt dabei einen Querschnitt des IHS-Zylinders. Der mit Quadrat markierte Farbort hat dabei die Koordinaten H = 0, S = 0 und I = 0. Im Kreis werden die Werte für H und S dargestellt, die Größe I auf dem Balken daneben.

Quelle: copyshop-tips

Das IHS-Farbmodell wird vor allem in der Fernerkundung benutzt.

IHS-Transformation

Die IHS-Transformation findet bei der Verbesserung der Farbwiedergabe Anwendung. Die Daten von Spektralkanälen können hiermit in anderer Weise modifiziert werden, als durch additive Farbmischung. Dabei werden die multispektralen Daten in den IHS-Farbraum transformiert.

IIR

Engl. Akronym für Imaging Infrared Radiometer, abbildendes Infrarotradiometer

IKONOS

Von griech.eikōn' (pronounced eikona) für 'Bild'; weltweit erster kommerzieller Satellit mit einer räumlichen Auflösung von unter einem Meter im panchromatischen Bereich und von vier Metern im multispektralen Bereich (drei Kanäle im sichtbaren Spektrum und einer im nahen Infrarot). Jedes Bild bildet eine Fläche von mindestens 11 × 11 km mit einer Auflösung von bis zu 82 cm ab. Es können auch Streifen von 11 km Breite und vielen hunderten km Länge aufgenommen werden.

Der Satellit umkreist die Erde in 681 km Höhe 14 mal täglich mit einer Bahnneigung von 98,1°. Er befindet sich somit in einer sonnensynchronen Umlaufbahn und überfliegt den Äquator bei jedem Umlauf um 10:30 Uhr lokalen solarer Zeit.
Die erwartete Betriebsdauer beträgt 5-7 Jahre. Besitzer und Betreiber des Satelliten war zunächst die Fa. Space Imaging, welche später von Orbimage übernommen wurde, die wiederum in der neuen Firma GeoEye aufgegangen ist. GeoEye ist inzwischen durch Übernahme mit DigitalGlobe verschmolzen.

geoeye_gooseneck_of_the_san_juan Goosenecks des San Juan River, Utah

Der San Juan River formte in diesem Flussabschnitt eine Serie von engen Schleifen, die Gänsehälsen (goosenecks) ähneln. Der Fluss legt auf einer Länge von 8 km gerade einmal eine Luftlinie von 1,6 km zurück. Es entstand bei der langsamen Hebung des Gesteinskörpers ein über 300 m tiefer Canyon, an dessen Wänden Gestein freigelegt wurde, das einige Millionen Jahre alt ist.

Ikonos der Fa. GeoEye nahm dieses Bild am 9. Mai 2004 auf.
Der Goosenecks State Park bietet spektakuläre Ausblicke auf die Goosenecks, deren Form man in der Geomorphologie als entrenched oder incised meanders bezeichnet.

Quelle: NASA EarthObservatory / Goosenecks State Park

IKONOS-1 startete am 27. April 1999, ging aber schon beim Start verloren. Der baugleiche Satellit IKONOS-2 sollte ursprünglich im Jahr 2000 starten. Nach diesem Fehlschlag wurde IKONOS-2 in IKONOS umbenannt und schließlich am 24. September 1999 in seine Umlaufbahn befördert. Der Start erfolgte jeweils mit einer Athena-2-Rakete von der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien. IKONOS ist seit März 2015 außer Betrieb.

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ILAS-II

Engl. Akronym für Improved Limb Atmospheric Spectrometer-II; Instrument auf ADEOS-II zum Monitoring des stratosphärischen Ozongehaltes in hohen Breiten. Es ist seit dem Ausfall des Satelliten im Jahre 2003 nicht mehr operationell.

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Image

Engl. für "Bild"; in der Fernerkundung die Bezeichnung für jede Art bildhafter Darstellung eines Objektes mit Hilfe von elektromagnetischer Energie, unabhängig davon welche Wellenlängen oder welche Fernerkundungstechnologie für ihre Aufnahme und Speicherung eingesetzt wurde. Ein "image" kann analog (Film) oder digital sein.

Digitale Bilder bestehen typischerweise aus Pixeln. Ein Pixel ist die kleinste Einheit eines Bildes und besitzt eine genau definierte Position, demnach benutzt die digitale Datentechnologie diskrete Werte. Im Unterschied dazu benutzt ein Analogsystem eine kontinuierliche Reihe von Werten, um Daten darzustellen.

Bekannte Beispiele beinhalten Fernerkundungsdaten wie Satellitendaten, Scannerdaten und Photographien. Ein Image wird gewöhnliche als Rasterdatensatz binärer oder ganzer Werte gespeichert, die die Intensität des reflektierten Lichts, der ausgestrahlten Wärme oder anderen Werten des elektromagnetischen Spektrums repräsentieren.
Siehe auch analoges Bild, digitales Bild

Image Enhancement

Engl. für Bildverbesserung, siehe dort

Imager

Ein Satelliteninstrument, das Daten von der Erde und ihrer Atmosphäre aufzeichnet und verortet. Die Daten von Imagern werden von Computern in Bilder umgesetzt und werden daher auch als abbildende Sensoren bezeichnet.
Die meisten Imager sind passive Sensoren, da sie lediglich die reflektierte oder emittierte Strahlung von Objekten aufnimmt. Imager werden vor allem zur Gewinnung von Strukturinformation der Variablen genutzt, die keine kontinuierlichen Verteilungen besitzen. Dies sind z.B. Wolken oder Bodencharakteristika. Die räumliche Auflösung ist generell besser als 10 km. Viele Imager besitzen mehrere Wellenlängenkanäle, deren typische Bandbreite bei 10 Prozent liegt. Ein klassisches Beispiel für einen Imager ist der ETM+ auf Landsat-7, dessen räumliche Auflösung bis zu 15 m beträgt. Aus den Bildern im Sichtbaren bei 0,5 Mikrometern und im nahen Infrarot lässt sich durch die räumliche Struktur der reflektierten Strahlung zwischen Feldern, Ortschaften, Bergen und Flüssen unterscheiden. Oft werden Informationen verschiedener Kanäle zu Farbdarstellungen zusammengeführt. Bei passiven Systemen sind auch die Begriffe Abbildendes Radiometer oder Scanning Radiometer gebräuchlich.

Imager, die Radarsysteme verwenden, werden aktive Sensoren genannt, da sie Mikrowellen aussenden und das vom 'beleuchteten' Objekt reflektierte Radarecho misst.

Imagery Intelligence (IMINT)

Siehe Bildaufklärung

Imagespektometrie

Fernerkundung unter Verwendung von Instrumenten, die oft Hunderte von Detektoren haben, die engbandig innerhalb des elektromagnetischen Spektrums aufzeichnen. Sie registrieren prinzipiell innerhalb des sichtbaren und nahen infraroten Abschnitts des Spektrums.

IMF

Siehe Institut für Methodik der Fernerkundung

INCUS

Engl. Akronym für Investigation of Convective Updrafts, dt. Untersuchung konvektiver Aufwinde; in der Entwicklung befindliche erdwissenschaftliche Mission der NASA zum Verhalten von Tropenstürmen und Gewittern sowie deren Auswirkungen auf Wetter- und Klimamodelle. INCUS zielt darauf ab, direkt zu untersuchen, warum konvektive Stürme, Starkniederschläge und Wolken genau dann und dort auftreten, wo sie sich bilden.

Der Klimawandel erhöht die Hitze in den Ozeanen und macht es wahrscheinlicher, dass sich Stürme häufiger und schneller verstärken. Stürme beginnen mit schnell aufsteigendem Wasserdampf und Luft, die aufgetürmte Wolken bilden, die wiederum Regen, Hagel und Blitze erzeugen können. Je mehr Wasserdampf und Luft in der Atmosphäre nach oben transportiert wird, desto höher ist das Risiko extremer Wetterereignisse. Dieser vertikale Transport von Luft und Wasserdampf, der als konvektiver Massenstrom (engl. convective mass flux, CMF) bezeichnet wird, ist nach wie vor eine der großen Unbekannten im Bereich Wetter und Klima. Systematische CMF-Messungen über die gesamte Bandbreite der Witterungsbedingungen hinweg würden die Darstellung der Sturmintensität verbessern und die Rückkopplungseffekte hoher Wolken - die zu Unsicherheiten führen können - in Wetter- und Klimamodellen einschränken.

Die Mission wird aus drei Kleinsatelliten bestehen, die in enger Koordinierung fliegen, und soll im Jahr 2027 im Rahmen des Earth Venture Program der NASA starten. Die Kosten für die Mission belaufen sich auf etwa 177 Millionen Dollar, die Startkosten nicht eingerechnet. Die NASA wird zu einem späteren Zeitpunkt einen Startdienstleister auswählen.

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Indian Remote Sensing Satellite (IRS)

Siehe IRS

indirekte Transformation

Engl. indirect method of transformation, franz. méthode indirecte de la transformation; nach DIN 18716 ein "Verfahren, bei dem die Grauwerte für die Pixel des Ausgabebildes mittels der inversen Transformationsgleichung im Eingabebild bestimmt werden".

Inertial Navigation System (INS)

Engl. für inertiales Navigationssystem, häufig in Kombination mit GPS eingesetzt.

Information

Daten, die kombiniert und integriert sind, um zweckbezogen etwas daraus zu erkennen, also "bedeutungsvolle" Daten. Daten alleine sind noch nicht notwendigerweise Informationen, sondern mehr eine Faktensammlung, aus der mit Wissen und Transformationsregeln Informationen gewonnen werden können. Dennoch werden beide Begriffe häufig synonym verwendet.
In unserem Sinne kann man von Information dann sprechen, wenn auf eine spezifische Frage eine Antwort gegeben wird, die das Verständnisniveau des Fragenden erhöht und ihn befähigt, einem bestimmten Ziel näherzukommen. (Bartelme 2000)

Nach De Lange (2020) umfasst der Begriff Information in der Informatik eine Nachricht zusammen mit ihrer Bedeutung für den Empfänger.

InfraRed Sounder (IRS)

Das IRS-Instrument auf den neuen Meteosat MTG-S ist das erste hyperspektrale IR-Instrument auf einem geostationären Satelliten, das die gesamte Erdscheibe abdeckt. IRS wird Informationen über horizontal, vertikal und zeitlich (vierdimensional) aufgelöste Wasserdampf- und Temperaturstrukturen in der Atmosphäre liefern. Das IRS basiert auf einem abbildenden Fourier-Interferometer mit einer spektralen Auflösung von mehr als 0,754 cm-1 und einer spektralen Abtastung von etwa 0,6 cm-1. Alle Interferogramme des IRS werden an den Boden weitergeleitet, wo sie mittels schneller Fourier-Transformation in Spektren umgewandelt, radiometrisch und spektral kalibriert und geolokalisiert werden.

Das IRS-Instrument nimmt Messungen in zwei Spektralbändern vor: im langwelligen Infrarot (LWIR, 680-1210 cm-1 oder 14,3-8,3 µm) mit mehr als 800 Spektralkanälen und im mittelwelligen Infrarot (MWIR, 1600-2250 cm-1 oder 6,25-4,6 µm) mit mehr als 920 Kanälen, mit einer räumlichen Auflösung von 4 km am Sub-Satellitenpunkt. Die radiometrischen, spektralen und geometrischen Anforderungen werden sowohl unter nominalen als auch unter eingeschränkten Betriebsbedingungen erfüllt.

IRS wird Profile über Verteilung und Bewegung atmosphärischen Wasserdampfs und der Temperatur liefern. Schicht-für-Schicht-Analysen der Erdatmosphäre werden ein erweitertes Verständnis ihrer komplexen chemischen Zusammensetzung ermöglichen. IRS trägt zur Verbesserung der langfristigen Wettervorhersage bei und Nowcasting-Anwendungen unterstützen. Es wird die Früherkennung (und Warnung) vor sich entwickelnden konvektiven Stürmen erheblich verbessern, indem es Profile der Verteilung, Zirkulation und Temperatur des atmosphärischen Wasserdampfs in drei Dimensionen liefert.

Darüber hinaus wird die schichtweise Analyse der Atmosphäre auch einen besseren Einblick in ihre komplexe chemische Zusammensetzung bieten und Anwendungen der Atmosphärenchemie, wie die Überwachung der Luftqualität, unterstützen.

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Infrared Space Observatory (ISO)

Wissenschaftliche Mission der ESA zur Infrarot-Astronomie mit einem Weltraumteleskop für den Infrarotbereich von 2,4-240 µm. Als Weltraumobservatorium oberhalb der Erdatmosphäre konnte ISO Himmelsobjekte auch bei Wellenlängen beobachten, die vom Erdboden aus durch die Absorption der Atmosphäre nicht nutzbar sind. ISO bewegte sich in einer hochexzentrischen Erdumlaufbahn mit einer Umlaufzeit von 24 Stunden. ISO war von 1995 bis 1998 aktiv.

Weitere Informationen:

Infrarotbild

Wiedergabe eines Objekts durch die bildhafte Darstellung der Infrarotstrahlung, die von dem Objekt ausgesandt oder reflektiert wird.

Der Infrarot (IR)-Sensor des Satelliten erfasst elektromagnetische Strahlung im "thermischen IR", bei Wellenlängen zwischen 10 und 12 Mikrometern (etwa 20 Mal länger als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts). Die Intensität der IR-Strahlung, die den Satelliten erreicht, hängt von der Wärme des Objekts ab, das diese Strahlung aussendet.

Die intensivste Strahlung kommt aus Regionen, in denen der Boden oder der Ozean warm ist. Solche Regionen mit intensiver Emission werden als dunkle Grautöne dargestellt. Die IR-Strahlung, die von Wolken in der oberen Atmosphäre, wo es sehr kalt ist, ausgesendet wird, ist viel weniger intensiv. Diese Regionen niedriger Intensität der IR-Emission sind im IR-Foto als weiß und hellgrau dargestellt.

Hohe Wolken sind also weiß. Niedrige Wolken, mit Temperaturen nahe der Oberfläche, sind oft mittelgrau. Die Oberfläche und die Ozeane in den unteren Breitengraden erscheinen dunkelgrau. An einem sonnigen Nachmittag heizt sich das Land so stark auf, dass es fast schwarz erscheint.

Meteosat-10 Europa Satellitenbild Europa mit METEOSAT-10 (26.4.2020, 6 UTC)

In diesem Bild wird mit Hilfe des Satelliten METEOSAT-10 ein HRV-Bild (High Resolution Visible) im sichtbaren Bereich des Spektrums kombiniert mit einem Infrarotkanal (Bereich 10,8 µm) gezeigt. Es zeigt die Region Zentraleuropa in einer hohen Auflösung von 1,5 km.

Die Buchstaben kennzeichnen wichtige Städte. Die Zahlen bezeichnen die Breiten- und Längenkreise, markiert durch die kleinen schwarzen Kreuze.

Der HRV-Kanal deckt mit einem breitbandigen Radiometer den Spektralbereich zwischen 0,4 − 1,1 µm ab. Das Frequenzband HRV hat den Fokus auf der Erfassung der Oberfläche (Wolken oder wolkenfreie Gebiete). In erster Linie sollen damit konvektive Strukturen (Gewitterzellen) erfasst werden.

Da der HRV-Kanal nachts aufgrund der Dunkelheit keine Informationen wiedergeben kann, wird das HRV-Bild als Kombi-Bild bereitgestellt. Nachts decken IR-Kanäle den von der Sonne nicht ausgeleuchteten Bereich ab, so dass man gerade während der Dämmerungszeiten einen fließenden Übergang zwischen dem HRV- und den IR-Kanälen sieht.

Quelle: DWD

Da IR ständig von der Erde und von Wolken abgestrahlt wird, ist es möglich, IR-Satellitenbilder zu erhalten, auch wenn die Szene nicht von der Sonne beleuchtet wird (und so Bildschleifen zu konstruieren, die sich über volle 24 Stunden erstrecken). Im Gegensatz dazu können Satellitenbilder im sichtbaren Bereich, die auf dem Sonnenlicht beruhen, das zum Satelliten hin reflektiert wird, nur während der Tageslichtstunden gewonnen werden.

Infrarot-Satellitenbilder liefern ein Temperaturbild der Erd- bzw. Wolkenoberfläche. Bei wolkenlosem Himmel wird die Temperatur der Erdoberfläche wiedergegeben. Falls Wolken vorhanden sind, liefert das Bild die Temperatur der Wolkenobergrenze. Was sich darunter befindet bleibt in diesem Bild verborgen.

Animierte Infrarot-Satellitenbilder von Unwettern und Tornadoereignissen

Im April 2011 zogen wiederholt gewaltige Sturmsysteme über den Süden der USA hinweg und verursachten heftige Unwetter und Tornados. Diese Animation des Wettersatelliten GOES-East verfolgt die Entwicklung und die Zugbahn des Sturmsystems von seiner Entstehung über den Great Plains bis zum Erreichen des Westatlantiks im Zeitraum vom 14.-17.4.2011.
Die zugrunde liegenden Infrarotbilder sind mittels Bildbearbeitung eingefärbt, um die Sturmintensität zu verdeutlichen. Die dunkelsten Orange/Rottöne stehen für die höchsten, damit kältesten Wolkenobergrenzen. Diese Bereiche sind durch hohe Niederschläge und große Sturmintensität gekennzeichnet. Eine zweite Tornadoserie trat im letzten Aprildrittel 2011 auf, was die Gesamtzahl der Serie auf 160 erhöhte und ca. 300 Menschen das Leben kostete.
Zum Start der Animation auf Grafik klicken. Geblockte Inhalte zulassen!

Quelle: NOAA

Weitere Informationen:

Infrarotfilm

Fotografischer Film, der für den nahen infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums sensibilisiert ist, also den Bereich zwischen 700 und 900 nm. Bei Infrarotfilmen sind als Vorteile die bessere Durchdringung von Dunst sowie die Hervorhebung von Wasserflächen und Feuchtgebieten zu nennen. Weiter können Laub- und Nadelbäume gut voneinander unterschieden werden, und, insbesondere bei Farbinfrarotfilmen, ist kranke, sterbende oder gestresste Vegetation leichter zu erkennen.
Infrarotfilme werden angeboten als

Der Color-Infrarot-Film besteht aus drei für die Grundfarben Grün und Rot sowie für nahes Infrarot sensibilisierten photographischen Schichten. Zur besseren Visualisierung des Infrarotanteils wird die Strahlung in diesem Wellenlängenbereich rot, rotes Licht grün und grünes Licht blau wiedergegeben. Der Color-Infrarot-Farbfilm wird u.a. als photogrammetrisches Aufnahmematerial für die Luftbildinterpretation eingesetzt. Aufgrund starker unterschiedlicher Albedo im panchromatischen und nahen Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums wird auf Color-Infrarot-Luftbildern speziell die Vegetation durch unterschiedliche rote Farbtöne differenziert wiedergegeben.

Infrarotstrahlung (IR)

Engl. infrared radiation, franz. rayonnement infrarouge; nach DIN 18716 ist es "optische und thermale Strahlung, deren Wellenlänge größer als die der sichtbaren Strahlung ist". IR-Strahlung ist elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge von ca. 0,7 bis 1.000 Mikrometern (µm) reicht. Dies entspricht einem Frequenzbereich von 300 GHz bis 400 THz.

Dies liegt über der sichtbaren und unter der Mikrowellen-Strahlung. Der größte Teil der von der Erde und ihrer Atmosphäre emittierten oder reflektierten Energie befindet sich im infraroten Bereich. Infrarotstrahlung wird fast vollständig durch intramolekulare Prozesse erzeugt. Aus drei Atomen bestehende Gase wie Wasserdampf, Kohlendioxid und Ozon absorbieren Infrarotstrahlung und spielen eine wichtige Rolle bei der Ausbreitung von Infrarotstrahlung in der Atmosphäre.

Die wichtigste natürliche Quelle für Infrarotstrahlung ist die Sonne. Infrarot-Strahlung hat einen Anteil von ca. 50 Prozent an der Sonnenstrahlung, die den Erdboden erreicht. Außerdem gibt die durch die Sonneneinstrahlung erwärmte Erde Infrarot-Strahlung ab.

Wärmehaushalt der Erde

Durch die in der Atmosphäre enthaltenen natürlichen und künstlichen Gase wie Wasser, Kohlendioxid, Ozon, Methan und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) wird die von der Erde abgegebene Infrarot-Strahlung absorbiert. Dies führt zu einer zusätzlichen Erwärmung der Erde. Dieser Prozess ist für den Wärmehaushalt der Erde und damit auch für die globale Erwärmung (Klimawandel) von entscheidender Bedeutung.

Entdeckung durch William Herschel im Jahr 1800

Die Entdeckung beziehungsweise der Nachweis der Infrarot-Strahlung gelang dem deutschen Astronomen William Herschel erstmalig im Jahre 1800. Er zerlegte das Sonnenlicht mit einem Prisma in seine spektralen Teile und fand dabei jenseits des roten, das heißt langwelligsten Bereichs des sichtbaren Lichts eine nicht sichtbare aber wärmende Strahlung. Die Fähigkeit zur Erwärmung von Stoffen dient auch heute noch zum Nachweis der Infrarotstrahlung.

"Warme" Körper geben Infrarot-Strahlung ab

Jeder "warme" Körper (Körpertemperatur oberhalb des absoluten Nullpunkts von circa -273 °C) gibt Infrarotstrahlung ab. Die abgestrahlte Energiemenge und die Wellenlängenverteilung der Strahlung hängen von der Temperatur des Körpers ab. Je wärmer ein Körper ist, umso mehr Energie in Form von IR-Strahlung gibt er ab und umso kürzer ist die Wellenlänge der Strahlung.

Infrarotstrahlung Bereich der IR-Strahlung innerhalb des elektromagnetischen Spektrums

Der Infrarotbereich des Spektrums deckt den Wellenlängenbereich von etwa 0,7 µm bis 100 µm ab - mehr als 100 Mal so breit wie der sichtbare Teil! Der Infrarotbereich lässt sich aufgrund der Strahlungseigenschaften in zwei Kategorien einteilen - das reflektierte IR und das emittierte oder thermische IR.

Die Strahlung im reflektierten IR-Bereich wird für Fernerkundungszwecke auf eine Weise verwendet, die der Strahlung im sichtbaren Bereich sehr ähnlich ist. Das reflektierte IR deckt Wellenlängen von etwa 0,7 µm bis 3,0 µm ab. Der thermische IR-Bereich ist ganz anders als der sichtbare und der reflektierte IR-Bereich, da diese Energie im Wesentlichen die Strahlung ist, die von der Erdoberfläche in Form von Wärme emittiert wird. Das thermische IR umfasst Wellenlängen von etwa 3,0 µm bis 100 µm.

Quelle: Natural Resources Canada

Infrarotkameras und Nachtsichtgeräte

Mit Hilfe sogenannter Infrarotkameras ist es möglich, Infrarotstrahlung sichtbar zu machen. Infrarotkameras können zum Beispiel zur berührungslosen Temperaturmessung verwendet werden. Bekannter ist aber der Einsatz als sogenanntes Nachtsichtgerät. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass jeder "warme" Körper Infrarotstrahlung abgibt.

Fernerkundungsinstrumente spüren diese Strahlung auf. Gleiches gilt für Signale, die von einem Satelliten ausgesandt und zu ihm reflektiert werden.
Im sichtbaren und infrarotnahen Spektralbereich können die chemische Oberflächenbeschaffenheit und die Vegetationsbedeckung gemessen werden. Im mittleren Infrarot können geologische Formationen dank der von den Silikatstrukturen abhängigen Absorptionseigenschaften aufgespürt werden. Im fernen Infrarot bieten Emissionen von der Atmosphäre und der Erdoberfläche Informationen über Luft- und Bodentemperaturen sowie über Wasserdampf und andere Spurenbestandteile der Atmosphäre. Da Infrarotdaten eher auf den Temperaturverhältnissen basieren als auf sichtbarer Strahlung, können die Daten bei Tag und Nacht erhoben werden.

Generell ist die IR-Strahlung wichtig für die Bestimmung von Oberflächentemperaturen, zur Wolkenklassifikation und zur Bestimmung des atmosphärischen Aufbaus (Schichtung, Temperatur- und Konzentrationsprofile).

Einteilung des infraroten Spektralbereichs

Die Begriffe und Grenzen sind nicht eindeutig wie im sichtbaren Bereich definiert und werden teils durch Anwendungen oder spezielle physikalische Phänomene bestimmt, weshalb es mehrere unterschiedliche Festlegungen gibt. Das International Commission on Illumination (CIE) und DIN schlagen die Einteilung in drei Bänder vor: IR-A, IR-B und IR-C. Die Festlegung mit den Bezeichnungen NIR, MIR und FIR folgt der ISO 20473.

Benennung
Kurzzeichen
Wellenlänge
in µm
Temperatur nach Wien in K
Einsatzbereiche / Anmerkungen
nahes Infrarot
NIR
IR-A
0,78...1,4
3700...970
  • kurzwelliger Teil des NIR-Bereichs, 780-nm-Grenze bedingt durch den dem Sonnenspektrum angepassten menschlichen Sehsinn.
  • photographisches Infrarot (ColorInfraRed, CIR) liegt bei 0,7 bis 1,0 µm: fotografischer Film kann diesen Wellenbereich aufnehmen.
  • Da gesunde Vegetation in diesem Bereich sehr intensiv zurückstrahlt, werden sogenannte Falschfarben-Infrarot-(Luft)Bilder bevorzugt für die Vegetationsuntersuchung eingesetzt.
IR-B
1,4...3,0
  • langwelliger Teil des NIR-Bereichs
  • die Begrenzung ist in der Wasserabsorption bei 1450 begründet.
mittleres Infrarot
MIR
IR-C
3...50
970...60
  • Bereich thermischer Strahlung bei irdischen Temperaturen
fernes Infrarot
FIR
50...1000
60...3
  • Die Atmosphäre absorbiert hier stark, an der Grenze zum Mikrowellenbereich wird gerade noch die kosmische 3-Kelvin-Strahlung sichtbar.

In einer Zusammenstellung nach verschiedenen Quellen wird die Infrarotstrahlung nicht durchgängig stringent unterschieden in:

Die genannten Festlegungen sind häufig im angloamerikanischen Raum genutzt und bei der Spezifikation von Erderkundungssensoren.

Die Bezeichnungen sind nicht immer so eindeutig definiert wie für den sichtbaren Bereich. Als Konsequenz muss bei jedem Radiometer und bei jeder Publikation darauf geachtet werden, was die verwendete Bezeichnung eines Spektralbereichs im Hinblick auf Wellenlänge, Wellenlängenbereich oder Messkanal bedeutet!

Ingenio

Siehe SEOSAT-Ingenio

Inklination

Engl. orbital inclination, franz. inclinaison (d'orbite); bezeichnet bei Satellitenumlaufbahnen den Winkel, um den die Bahnebene des Satelliten zur Ebene des Äquators geneigt ist. Die Abweichung der Bahnebene von der Äquatorebene wird in Grad von Null bis 180 gezählt und in Bahngleichungen mit 'i' bezeichnet. Eine geostationäre Bahn, bei der ein Satellit direkt über dem Äquator umläuft, hat eine Bahnneigung von null Grad. Eine polare Umlaufbahn, die einen Satelliten über den Nord- und Südpol führt, hat eine Bahnneigung von 90 Grad. Eine geneigte Umlaufbahn zwischen null und 90 Grad, auf der ein Satellit in dieselbe Richtung wie die Erdrotation läuft, bezeichnet man als prograd (rechtläufig). Auf einer retrograden (rückläufigen) Umlaufbahn umrundet ein Satellit die Erde von Ost nach West also entgegen zur Erdrotation. Die Bahnneigung liegt zwischen 90 und 180 Grad.

Die Inklination ist einer von den 6 Parametern, den sogenannten Kepler-Elementen, die zur Beschreibung einer Satellitenbahn notwendig sind.

Inklination einer Satelliten-Umlaufbahn Inklination einer Satelliten-Umlaufbahn, hier von GPS-Satelliten Quelle: kowoma

INPE

Port. Akronym für Instituto Nacional De Pesquisas Espaciais; brasilianische Raumfahrtagentur.

Weitere Informationen:

InSAR

Engl. Akronym für Interferometric Synthetic Aperture Radar, dt. Radarinterferometrie; diese aktive Methodik nutzt Phasenunterschiede, die erfasst werden, wenn man die vom Gelände zurückkommenden Signale mit zwei nebeneinander angeordneten Antennen empfängt. Aus diesen Phasenunterschieden können durch komplexe rechnerische Prozesse Objekthöhen und damit digitale Geländemodelle abgeleitet werden. Bei Aufnahmen vom Flugzeug aus liegt der Abstand zwischen den Antennen bei einigen Dezimetern. Die Anwendung dieser Technik in Satellitenhöhe verlangt größere Abstände. Deshalb wurde bei der Shuttle Radar Topography Mission ein 60 m langer Ausleger benutzt, um interferometrische SAR-Daten eines großen Teils der Erdoberfläche aus etwa 230 km Höhe zu gewinnen. Da das Gebiet lediglich einmal überflogen werden muss, nennt man dieses Verfahren Single-Pass-Interferometrie.
Bei InSAR können auch die Phasenwerte von jeweils korrespondierenden Bildpunkten zweier zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommener SAR-Bilder verglichen werden, um Entfernungsunterschiede vom Bruchteil einer Wellenlänge (cm) zu messen. Hierbei sind die Flugbahnen leicht versetzt, nur jeweils eine Antenne vollzieht die Aufzeichnung. Dieses Repeat-Pass-Verfahren besitzt den Nachteil, dass zwischenzeitliche Veränderungen, die die Oberflächenrauhigkeit beeinträchtigen, wie z.B. Windverhältnisse oder Regenfälle das Radarecho beinflussen und die berechneten Geländehöhen verfälschen.
Anwendungsfelder der Radar-Interferometrie sind die Erfassung von Veränderungen der Erdoberfläche im mm- und cm-Bereich (Gletscher, Vulkanismus, Hangrutsche, Erdbeben, Senkungen usw.) sowie die Vermessung von Meereströmungen.

Weitere Informationen:

INSAT

Engl. Akronym für Indian Geostationary multi-function Satellite; indisches Wettersatellitensystem, zusätzlich mit Kommunikations- und Search and Rescue-Aufgaben.

Das jüngste Exemplar INSAT-3D wurde 2013 von Kourou aus gestartet. Er befindet sich in 36.000 km Höhe über dem Äquator bei 82° E auf geostationärem Orbit. Der dreiachsenstabilisierte Satellit ist mit einem sechs-kanaligen bildgebenden System, einem Atmosphären-Messgerät mit 19 Kanälen (18 Infrarot und ein Kanal im sichtbaren Bereich) sowie einem System des internationalen Such- und Rettungssystems COSPAS-SARSAT ausgerüstet und liefert meteorologische Daten wie Wetterbilder und Daten zur Verteilung Temperatur, Feuchtigkeit und Ozongehalt der Atmosphäre.

Weitere Informationen:

in situ (-Erkundung, -Messung)

Lat. für am richtigen Platz, engl. in-situ measurement, franz. mesure sur le site; der Begriff bezieht sich hier auf die Gewinnung von Informationen über ein Objekt oder eine Erscheinung mit Hilfe eines Instrumentes, das im Gegensatz zur Fernerkundung in direktem physischem Kontakt oder in unmittelbarer Nähe zu dem untersuchten Objekt oder Gegenstand steht. Typische in-situ-Messverfahren sind Gaschromatographie oder Massenspektroskopie.

ceptometer_lres

In situ Ceptometer zur Messung
des Blattflächenindex (LAI)

spectroradiometer_lres

Messung der Reflektanz mit
einem Spektroradiometer

gps_lres

Ortsbestimmung mit einem
Trimble GPS-Gerät

in situ-Informationsgewinnung

Der Begriff bezieht sich auf Messungen, die am tatsächlichen Ort des beobachteten Objektes oder Materials bzw. in engem Kontakt dazu vorgenommen werden.

Der Sensor kann in physischem Kontakt mit dem zu messenden Objekt stehen oder in dieses eingetaucht sein (z.B. Temperaturfühler, Bodensalinitätsmesser), 'Vor-Ort Messung'. Alternativ dazu kann der Sensor eine bestimmte Art von Energie aufspüren, die von dem Zielobjekt reflektiert oder ausgestrahlt wird (z.B. Spektrometrie, Makrophotographie, Nahphotogrammetrie), 'Naherkundung' oder 'Proximalerkundung, -messung'.

Quellen: Jensen 2009; CCRS

In der (in situ-)Atmosphärenforschung wurden bislang fast alle zur Verfügung stehenden Luftfahrzeuge eingesetzt:

Im Copernicus-Programm fallen alle nicht aus dem Weltraum gewonnenen Daten unter den Begriff „In-situ“-Daten. Sie werden von den einzelnen Mitgliedsstaaten erhoben und in einigen Fällen untereinander koordiniert. Für die Nutzung dieser Daten werden spezielle Lizenzen und Schnittstellen vereinbart. Die In-situ-Komponente wird im Auftrag der Europäischen Kommission durch die Europäische Umweltagentur (EEA) koordiniert.

In-situ-Daten für das Copernicus-Programm stammen von meteorologischen Sensoren, Wetterballonen, Seebojen und Flusspegelsonden, oder von Befliegungen mit Fernerkundungsinstrumenten. Auch digitale topographische Karten und Höhenmodelle, Orthophoto-Mosaike, Schutzgebietskataster, das Straßennetz sowie thematische Karten (Wald, Siedlungsstruktur, Gewässernetz etc.) und statistische Karten (Bevölkerungsverteilung etc.) werden zu den In-situ-Daten gerechnet.

Gemäß der europäischen INSPIRE-Richtlinie werden diese in situ Daten nach und nach mit der gemeinsamen europäischen Geodateninfrastruktur verknüpft.

In Deutschland kann man im Geoportal GDI-DE raumbezogene Daten (Geodaten) von Bund, Ländern und Kommunen suchen und nutzen. Eurostat und die EEA bieten zusätzliche, europaweite Daten kostenlos an. Beispiele hierfür sind die In-situ Datensätze des Digitalen Oberflächenmodells von Europa (EU-DEM) und des Projektes Lucas von Eurostat.

Zentrale Anlaufstelle für Informationen zu den Copernicus In-situ-Daten, den Nutzungsbestimmungen und den Zugangsmöglichkeiten ist die In-situ-Daten Website der Europäischen Kommission.

Insolation

Die Sonneneinstrahlung ist ein Ma für die kumulierte Energie, die in einem bestimmten Gebiet über einen bestimmten Zeitraum (z. B. jährlich, monatlich, täglich usw.) gemessen wird. Die übliche Einheit für die Sonneneinstrahlung sind Kilowattstunden pro Quadratmeter. Damit diese Einheiten richtig interpretiert werden können, muss das Zeitintervall klar angegeben werden (z. B. kWh pro Quadratmeter jährliche Sonneneinstrahlung).

Die folgende Karte zeigt, wo und wie viel Sonnenlicht während des angegebenen Zeitraums (in angegebener Quelle wählbar) auf die Erdoberfläche fiel. Wissenschaftler nennen dieses Maß Insolation Sonneneinstrahlung. Zu wissen, wie viel Sonnenenergie die Oberfläche erreicht, hilft den Wissenschaftlern, Wetter- und Klimamuster sowie Muster des Pflanzenwachstums auf unserer Welt zu verstehen. Karten der Sonneneinstrahlung sind auch für Ingenieure nützlich, die Solarzellen und Batterien entwerfen, die die Energie der Sonne in Elektrizität umwandeln, um Geräte in unseren Häusern und an unseren Arbeitsplätzen zu betreiben.

Insolation November 2021 Insolation (November 2021)

Die Bilder sind auf der Grundlage von CERES-Beobachtungen erstellt, die mit MODIS-Messungen der Satelliten Terra und Aqua zusammengeführt werden.

Siehe auch Globalstrahlung

INSPIRE

Engl. Akronym für Infrastructure for Spatial Information in the European Community; eine Initiative der Europäischen Kommission mit dem Ziel, Geodienste und -daten einheitlich in ganz Europa online über das Internet bereitzustellen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde am 15. Mai 2007 die Richtlinie 2007/2/EG des Europäischen Parlaments und des Rates zur Schaffung einer Geodateninfrastruktur innerhalb der Europäischen Union in Kraft gesetzt.

Durch die Umsetzung der Richtlinie wird die grenzüberschreitende Nutzung von Geodaten, beispielsweise zu Adressen, Grundstücken, Verkehrsnetzen oder Schutzgebieten, erleichtert. In der Praxis fordert INSPIRE eine einheitliche Beschreibung der Geodaten und deren Bereitstellung im Internet, mit Diensten für Suche, Visualisierung und Download. Auch die Daten selbst müssen in einem einheitlichen Format vorliegen.

inspire_anhang_lres Themen der Anhänge I bis III der INSPIRE-Richtlinie

 

 

Quelle: Europäisches Parlament und der Rat der Europäischen Union [2007]

Aktuell werden von INSPIRE betroffene Geodatensätze bei Bund, Ländern und Kommunen anhand der Themenfelder identifiziert und nach den vorgegebenen, einheitlichen technischen Standards allgemein nutzbar gemacht.

Alle über INSPIRE-Webdienste nutzbaren Geodaten werden im Rahmen der Geodateninfrastruktur Deutschland auch innerhalb Deutschlands über das Internet bereitgestellt. INSPIRE nützt somit nicht nur Europa, sondern ist zugleich ein wichtiger Schritt für die Vernetzung der Verwaltung in Deutschland. Hiervon profitieren sowohl Wissenschaft und Wirtschaft als auch die Bürger.

Außerdem leistet Europa im Rahmen der gemeinschaftlichen Aktivitäten Copernicus und INSPIRE wichtige und koordinierte Beiträge zum Globalen Erdbeobachtungssystem der Systeme (GEOSS).

Weitere Informationen:

Institut für Methodik der Fernerkundung (IMF)

Das dem Earth Observation Center (EOC) des DLR zugehörige Institut für Methodik der Fernerkundung bildet zusammen mit dem Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) – das Kompetenzzentrum für Erdbeobachtung in Deutschland. Es ist an den DLR-Standorten Oberpfaffenhofen bei München, Berlin-Adlershof und Neustrelitz in Mecklenburg-Vorpommern vertreten. Das IMF betreibt Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Fernerkundungstechnologien. Es werden Algorithmen, Methoden und Verarbeitungssysteme (sog. Prozessoren) zur Gewinnung von Geoinformationen aus Fernerkundungsdaten entwickelt. Damit trägt das IMF zur optimalen Nutzung moderner Fernerkundungssensoren für aktuelle wissenschaftliche und gesellschaftliche Fragestellungen bei. Die Prozessoren werden in Nutzlast-Bodensegmente des DFD und der Industrie für nationale und internationale Erdbeobachtungsmissionen integriert.

Das IMF setzt drei technologische Schwerpunkte:

Entwickelt werden sowohl wissenschaftliche und experimentelle Verfahren wie auch operationelle Prozessoren. Für nationale, europäische und internationale Missionen werden diese Prozessoren in die Empfangs- und Verarbeitungsketten des DFD oder industrieller Partner integriert. Das IMF betreibt die flugzeuggestützte optische Sensorsuite des EOC. Die Kalibrier- und Spektrometrielabore des IMF liefern die Basis für die bestmögliche Nutzung von Fernerkundungsdaten.

Schließlich wirkt das Institut mit seiner Fernerkundungsexpertise bei der Konzeption neuer Sensorsysteme und Erdbeobachtungsmissionen mit.

Ein besonderes Anliegen ist die Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses. Schülerinnen und Schüler werden im DLR_School_Lab an Themen der Erdbeobachtung herangeführt, Bachelor- und Masterarbeiten können „hands-on“ in aktuellen Projekten durchgeführt und attraktive wissenschaftliche Fragestellungen in Doktorarbeiten bearbeitet werden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des IMF lehren an Hochschulen, der Direktor des Instituts leitet einen Lehrstuhl an der Technischen Universität München. Das Institut ist nach ISO9001:2008 zertifiziert.

Weitere Informationen:

Instrument

Begriff für ein Gerät zur Sammlung von Informationen über ein Objekt oder ein Phänomen innerhalb des momentanen Gesichtsfeldes eines Sensorsystems ohne mit ihm in direktem Kontakt zu stehen. Im Bereich der Fernerkundung umfasst der Begriff das ganze System inklusive Optik und Datenauslesung. Es kann sich auf einer suborbitalen oder auf einer Satellitenplattform im Orbit befinden..

Die jeweils gewählte Bezeichnung für den Typ eines Messinstruments z. B. auf einem Satelliten resultiert in den meisten Fällen aus der Betonung des wichtigsten Aspekts seiner Anwendung. Unabhängig vom Typ ist der eigentliche Name eines Instruments oder Satelliten individuell, wobei häufig ein Akronym verwendet wird.

Eine neutrale Bezeichnung für einen Instrumententyp, die immer verwendet werden kann, ist Sensor, aber dieser Begriff gilt auch für akustische Fernerkundung oder andere Möglichkeiten einer Signalbestimmung außerhalb der elektromagnetischen Strahlung.

Radiometer ist bei Fernerkundung mittels elektromagnetischer Strahlung eine Bezeichnung, die eigentlich immer passt, sich aber für Geräte zur passiven Messung von Strahlung eingebürgert hat. Geht es primär um die Erfassung von räumlicher Information bzw. Bildinformation, die durch Abtasten eines größeren Areals gewonnen wird, wird von Imager oder auch vom 'Abbildenden Radiometer' oder 'Scanning Radiometer' gesprochen. Die Bezeichnungen 'Scanning Imaging Spectrometer' und Abbildendes Spektrometer kommen auch vor, wobei die Benennung Spektrometer darauf hinweist, dass die Bestimmung von spektraler Information ein ebenso wichtiges Ziel ist wie die flächenhafte Erfassung.

Für Radiometer mit Betonung der spektralen Information sind die Bezeichnungen Spektrometer oder auch Spektroradiometer in Gebrauch und Sounder steht für ein Radiometer, das geeignet ist, die Höhenverteilung einer Atmosphäreneigenschaft zu bestimmen. Da alle Sensoren verschiedene Aspekte abdecken und sowohl räumliche als auch spektrale Information liefern oder auch noch Polarisation messen, ist es oft sinnvoller, einen Sensor gar nicht nach seinem Typ, sondern direkt mit seinem Eigennamen zu benennen. Die individuellen Eigenschaften des Sensors lassen sich dann separaten Beschreibungen entnehmen, wie sie etwa im von CEOS und ESA im Internet publizierten Earth Observing Handbook zu finden sind.

Da bei den aktiven Methoden die zur Messung verwendete Strahlung am Satelliten erzeugt wird, sind die Geräte mehr als ein Radiometer, das heißt mehr als Geräte, die Strahlung nur messen. Hier ist deshalb der allgemeinere Begriff 'Messsystem' angemessen, aber in der Praxis werden für diese Geräte gleich die den Wellenlängenbereich kennzeichnenden Begriffe Lidar und Radar verwendet. Auch hier gilt, dass die dominierende Messaufgabe als Typen bezeichnung benutzt wird. So werden Sensoren, die die Rückstreuung von Oberflächen mittels Mikrowellen messen, als Scatterometer bezeichnet. Altimeter bestimmen die Höhe über Grund, und auch der Begriff 'Abbildendes Radar' kommt vor.

Bei Satelliten, die nur ein Radiometer tragen, steht häufig ein Name synonym sowohl für das Radiometer als auch für den Satellit. Bei Satelliten mit mehreren Sensoren ist es klar, dass der Satellit Träger ist und die verschiedenen Sensoren jeweils eigene Namen haben.

Ein weiterer Aspekt sprachlicher Unterschiede sind die Symbole, die von verschiedenen Gruppen für bestimmte Strahlungsgrößen verwendet werden. So steht bei Lidar-Anwendungen α für den Extinktionskoeffizienten, während hierfür bei Nutzern passiver Radiometer σext verwendet wird. Bei dieser Gruppe steht a für den Ångstrom-Parameter, der die Änderung von Strahlungsgrößen mit der Wellenlänge beschreibt. Der Buchstabe τ wird manchmal für die Transmission verwendet, aber auch für die sogenannte optische Dicke. Und für die Frequenz steht in der DIN der Buchstabe f, während Physiker hierfür üblicherweise das griechische ν benutzen. (nach Sachweh und Köpke 2012)

instrument_ifov_lres Messungen mit Hilfe von Fernerkundungsinstrumenten

Ein Fernerkundungsinstrument registriert abhängig vom Öffnungswinkel des Sensors im beobachteten Flächenelement (instantaneous-field-of-view, IFOV) Informationen über ein Objekt oder ein Phänomen ohne mit diesem in direktem Kontakt zu sein.

Der Sensor befindet sich auf einer suborbitalen Plattform oder auf einem Satelliten.

Ein Instrument oder ein Sensor besteht gewöhnlich aus Optik-, Detektor- und Elektronik-Komponenten, die Strahlung aufnehmen und diese in andere Formen umwandeln. Dies kann ein bestimmtes Muster sein (Bild, Profil usw.), eine Warnung, ein Kontrollsignal oder ein anderes Signal.

Quellen: Jensen 2009; Kramer 2002

Weitere Informationen:

Integral

Engl. Akronym für International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory; Gammastrahlen-Observatorium der ESA zum Aufspüren von gewaltigen Ereignissen im Universum. Es untersucht während der voraussichtlich 5 Jahre dauernden Mission Explosionen, Strahlung, die Bildung von Elementen, Schwarze Löcher und andere exotische Objekte. Integral ist das erste Weltraumobservatorium, das Objekte gleichzeitig im Bereich der Gammastrahlen, Röntgenstrahlen und des sichtbaren Lichts beobachten kann. Bevorzugte Beobachtungsziele sind heftige Explosionen, sog. Gammastrahlenausbrüche, mächtige Erscheinungen wie Supernovaexplosionen und Gebiete des Universums, in denen Schwarze Löcher vermutet werden.

Die Nutzlast auf Integral besteht aus vier Instrumenten. Ein bildgebender Sensor sorgt für die bislang schärfsten Gammastrahlenbilder. Ein Spektrometer ermittelt sehr genau die Energie der Gammastrahlen. Zwei weitere Instrumente helfen bei der Identifizierung der Gammastrahlenquellen, es sind ein Röntgenstrahlenmonitor und eine optische Kamera. Aus Gründen der Kostenreduktion wurde die Nutzlast auf ein Servicemodul aufgesetzt, das baugleich ist mit dem von XMM-Newton.

Integral wurde mit einer Proton-Rakete, Russlands größter Trägerrakete, am 17. Oktober 2002 vom Kosmodrom in Baikonur (Kasachstan) gestartet. Die starke Rakete war erforderlich, um das schwere Raumfahrzeug in seine elliptische und ungewöhnlich hohe Erdumlaufbahn zu befördern, die nötig ist für den wissenschaftlichen Erfolg der Mission.

Der erdnächste Punkt der Umlaufbahn liegt auf 9.000 km (nach 5 Jahren auf 13.000 km ansteigend), der entfernteste bei 153.000 km. Wie die Gestalt des Orbits, so ändert sich während der fünf Jahre auch die Bahnneigung stark. Der hohe und exzentrische Orbit mit einer Umlaufzeit von 72 h ermöglicht lange und ununterbrochene Beobachtungen mit nahezu konstantem Hintergrund außerhalb der irdischen Protonen- und Elektronengürtel, denn der Satellit verbringt die meiste Zeit auf seiner Bahn jenseits von 60.000 km.

Integral ist eine ausgesprochen internationale Mission, an der alle Mitgliedstaaten der ESA und zusätzlich die USA, Russland, Tschechien und Polen beteiligt sind.
Die erfolgreiche Mission wurde mehrfach verlängert, aktuell bis zum 31. 12. 2022.

Links: Testphase für den 5 m hohen und 4 t schweren Satelliten Integral in der Vakuumkammer des European Space Research and Technology Centre (ESTEC) in Noordwijk, NL, vor dem Start mit einer russischen Proton-Rakete.

Rechts: Integral auf seiner Mission zur Aufspürung von Gammastrahlen außerhalb der Erdatmosphäre. Gammastrahlen sind stärker als die für medizinische Zwecke verwendeten Röntgenstrahlen. Glücklicherweise wirkt die Erdatmosphäre als Schutzschild gegenüber dieser gefährlichen kosmischen Strahlung. Dies bedeutet gleichzeitig, dass Gammastrahlen kosmischer Herkunft nur mit Hilfe von Satelliten aufgespürt werden können.

Quelle: ESA

Weitere Informationen:

(The) Integrated Global Atmospheric Chemistry Observations (IGACO)

Internationales Programm zur langfristigen Beobachtung der chemischen Zusamensetzung der Atmosphäre mit Hilfe integrierter, boden- und weltraumbasierter Messungen. Die im Rahmen von IGOS erhobenen Daten sollen einem möglichst großen Nutzerkreis zugänglich gemacht werden.

Integrated Multi-satellite Retrievals for GPM (IMERG)

Dt. etwa Integrierter Multisatellitendatenabruf für GPM; ein integriertes Niederschlagsdatenprodukt der NASA, erstellt aus Satellitendaten des Programms Global Precipitation Measurement (GPM) und Daten von Niederschlagsmessstationen. Hierzu wurde ein spezieller Algorithmus entwickelt, mit dessen Hilfe die Daten zeitnah für den gesamten Globus untereinander vergleichbar gemacht, verschmolzen und interpoliert werden.

Historisch und auch in der überschaubaren Zukunft liefern passive Mikrowellensensoren (PMW) den Löwenanteil der relativ genauen satellitenbasierten Niederschlagsschätzungen. Diese sind nur von Plattformen auf erdnahen Umlaufbahnen (LEO) erhältlich. Mit Hilfe von IMERG gelingt es, die beschränkte Datenaufnahme von einzelnen LEO-Satelliten dadurch auszugleichen, indem man möglichst viele LEO-Satelliten in das System einbezieht. Danach werden die Daten von Infrarot-Sensoren auf geosynchronen Satelliten hinzugefügt. Schließlich verwendet man Daten von Niederschlagsstationen, um die wichtige Regionalisierung zu gewährleisten und um eine Fehlerkorrektur bei den Satellitenschätzungen vorzunehmen.

Das System arbeitet die Daten für jede Beobachtungszeit mehrmals ab, zunächst um eine rasche Überblicksschätzung zu erhalten. Nachfolgende Durchläufe bei weiterem Dateneingang ergeben dann immer bessere Ergebnisse, bis in einem letzten Schritt eine auch für die Wissenschaft nutzbare Version vorliegt.

Der GPM Core Satellit der GPM-Mission dient – wie schon der TRMM-Satellit zuvor – zur Kalibrierung und Evaluation für alle PMW- und IR-Niederschlagsprodukte, die in IMERG integriert werden.

France's Flooding Rains Examined by NASA’s IMERG

Zu YouTube-Animation auf Grafik klicken

France's Flooding Rains Examined by NASA’s IMERG

In Ostfrankreich gab es im Monat 2018 ungewöhnlich starke Regenfälle, und die NASA-Satellitendaten haben dazu beigetragen, den Ort der größten Niederschläge zu identifizieren.

Die nationale Wetterbehörde Frankreichs hat orangefarbene Hochwasserwarnungen in weiten Teilen Frankreichs herausgegeben. Häufige Regenfälle haben zu weitreichenden  Überschwemmungen entlang der Seine, die durch Paris fließt, geführt. In Paris kam es zu ähnlichen  berschwemmungen wie bei der Überschwemmung im Juni 2016, als der Wasserstand mehr als 6 Meter erreichte.

Die IMERG-Daten der Regenmengen, die sich im Zeitraum vom 17. bis 25. Januar 2018 aufsummierten, zeigten die höchsten Niederschlagsmengen entlang der Seine östlich von Paris. Diese IMERG-Schätzungen deuten darauf hin, dass in diesem Gebiet, in dem die Seine in Richtung Paris fließt, Niederschläge von insgesamt mehr als 180 mm auftraten.Quelle: NASA

Weitere Informationen:

Interferenz

Engl. interference, franz. interférence; physikalisches Phänomen, das auftritt, wenn sich zwei oder mehrere Wellen ausreichender Kohärenz am gleichen Raumpunkt überlappen oder schneiden. Die Amplitude bzw. die Intensität der bei der Interferenz resultierenden Welle hängt von den Frequenzen, den Amplituden und den relativen Phasen (den relativen Lagen der Wellenberge und -täler) der interferierenden Wellen ab.

Man spricht von konstruktiver Interferenz, wenn sich am betreffenden Punkt zwei Wellen treffen, die gleiche Frequenzen und gleiche Phasen haben. Das bedeutet, dass immer Wellenberge und -täler genau aufeinander fallen. In diesem Fall verstärken sich die beiden Wellen, und die Amplitude der resultierenden Welle ist gleich der Summe der beiden Amplituden der ursprünglichen Wellen. Bei der destruktiven Interferenz zweier Wellen gleicher Frequenz treffen Wellenberge auf Wellentäler, so dass die Amplitude der resultierenden Welle gleich der Differenz der beiden Amplituden der ursprünglichen Wellen ist. Daher löschen die beiden Wellen einander teilweise aus. Die vollständige Auslöschung tritt ein, wenn die Amplituden der beiden ankommenden Wellen gleich sind. Kompliziertere Interferenzerscheinungen beobachtet man, wenn die ankommenden Wellen verschiedene Frequenzen haben und/oder wenn sie nicht vollkommen in Phase sind d.h. wenn die Wellenberge bzw. -täler nicht genau aufeinandertreffen.

Am bedeutendsten ist die Interferenz von elektromagnetischen Wellen (z.B. sichtbares Licht), deren Beobachtung jedoch dadurch erschwert wird, daß übliche Lichtquellen keine kohärenten Wellen ausstrahlen. Kohärenz bedeutet hier die Interferenzfähigkeit von verschiedenen Wellen untereinander, d.h. die Entstehung definierter Beziehungen zwischen den Phasen sich überlagernder Wellenzüge. Lediglich die von Präzisionslasern emittierte Laserstrahlen mit sehr langen zusammenhängenden Wellenzügen bilden eine Ausnahme.

Eine Folge der Interferenz sind beispielsweise die Farben von Seifenblasen oder von dünnen Ölfilmen auf Wasser. Im weißen Licht liegen Wellen vieler unterschiedlicher Wellenlängen vor. Wenn Lichtwellen an der inneren Oberfläche einer Seifenblase reflektiert werden, dann interferieren sie mit Lichtwellen, die an der äußeren Oberfläche reflektiert werden. Je nach Wellenlänge interferieren einige der Wellen konstruktiv, andere dagegen destruktiv. Weil jede Wellenlänge einem bestimmten Farbton entspricht, werden infolge der Interferenz einige Farben verstärkt und andere ausgelöscht. Daher sieht man an der Seifenblase mehrere Farben, wobei das Phänomen auch von der Beobachtungsrichtung abhängt. Die Interferenz sichtbaren Lichtes nutzt man beispielsweise bei der Holographie und bei der Interferometrie. Interferenzbilder sind meist in der Form von regelmäßig angeordneten Figuren (Interferenzstreifen, -ringe) zu beobachten, die bei Verwendung von weißem Licht oft ausgeprägte Interferenzfarben (Newtonsche Ringe) aufweisen.

Interferenz gibt es nicht nur bei Lichtwellen, sondern bei allen Wellenarten, so auch bei Mikrowellen. Dies nutzt man in der Radar-Interferometrie, mit deren Hilfe man z.B. erdbebengeschädigte Gebiete rasch erkennen kann (Beispielanwendung Izmit/Türkei).

Weitere Informationen:

Interferogramm

Photographische oder elektronische Aufzeichnung eines Interferenzmusters

Interferometer

Gerät, mit dem die Interferenz (Überlagerung) von Lichtwellen für Präzisionsmessungen genutzt wird. Interferometer können z.B. eingesetzt werden zur Längenmessung, zur Brechzahlmessung, zur Winkelmessung und zur Spektroskopie.
Es gibt zwar unterschiedliche Arten von Interferometern, die Funktionsweise beruht jedoch immer auf dem gleichen Prinzip. Zwei oder mehrere Lichtstrahlen werden durch getrennte optische Wege geführt. Dies gelingt mit Spiegeln oder halbdurchlässigen Platten. Die Teilstrahlen werden am Wegende durch weitere Spiegel reflektiert und wieder vereinigt. Dabei liefern die vereinigten Lichtstrahlen ein Interferenzmuster (Interferenzstreifen oder -ringe). Das Muster wird durch die Differenz der optischen Wege bestimmt, die die einzelnen Strahlen bis zur Vereinigung zurückgelegt haben.

Das Verfahren wird z.B. bei abbildenden Radarsystemen eingesetzt. Je nach relativer Phasenlage führt die Überlagerung der Signale zu einer Verstärkung oder Abschwächung des Ausgangssignals. Versetzt man die Signalquellen in relative Bewegungen zum Interferometer oder das Interferometer relativ zu den Signalquellen, durchläuft das Ausgangssignal Maxima und Minima, so dass sich die Interferometerphase bestimmen lässt. In der Geodäsie werden Radio-Interferometer eingesetzt, um große Entfernungen und geophysikalische Vorgänge zu messen. SAR-Anwendungen werden u.a. auch zur Messung von Geländehöhen oder Meeresströmungen eingesetzt.

Weitere Informationen:

Interferometrie

Sammelbezeichnung für Messmethoden, die den Vergleich der relativen Phasenänderungen zwischen zwei oder mehr optischen Strahlen anhand des Interferenzmusters zur Messung kleiner Änderungen von Winkeln, Abständen und Brechungsindizes nutzen. Die entsprechenden Geräte sind Interferometer.

Durch die Kombination von zwei Radarmessungen des gleichen Punktes am Boden, die zur selben Zeit, aber mit leicht unterschiedlichen Blickwinkeln durchgeführt werden, können Stereobilder erzeugt werden. Die Messungen führen zu sehr genauen Höhenkarten, oder Karten zur Darstellung von Höhenänderungen. Letztere liefern Informationen über Erdbebenschäden, Vulkantätigkeit, Erdrutsche und Gletscherbewegungen.

Intergovernmental Oceanographic Commission (IOC)

Die bei der UNESCO angesiedelte zwischenstaatliche ozeanographische Kommission stellt den Mitgliedsstaaten der UN eine Plattform zum Austausch von wissenschaftlichen Erkenntnissen und technischem Knowhow, zur Koordinierung staatlicher Programme und zur globalen Kooperation bei der Ozeanforschung zur Verfügung.

Weitere Informationen:

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)

Von WMO und UNEP eingerichtetes Gremium zur Bewertung wissenschaftlicher, technischer und sozio-ökonomischer Informationen, die für das Verständnis von Klimaveränderungen und deren Auswirkungen sowie für damit zusammenhängende Anpassungs- und Vorsorgemaßnahmen bedeutsam sind.

Weitere Informationen:

Interministerieller Ausschuss für Geoinformationswesen (IMAGI)

Der IMAGI soll das Vorgehen der Bundesregierung zu nationalen, europäischen und globalen Vorhaben abstimmen und koordinieren, die den Ausbau der grenzüberschreitenden Nutzung von Geodaten betreffen. Vorrangig sind bei diesen Vorhaben zu nennen:

Im Geoportal können Geodaten aus ganz Deutschland über den Geodatenkatalog.de recherchiert werden. Viele Suchergebnisse lassen sich als Karte anzeigen und die angebotenen Informationen miteinander verknüpfen. Geoportal.de ist ein Service von Bund, Ländern und Kommunen für interessierte Bürgerinnen und Bürger wie für die Fachwelt. Es ist ein aktiver Beitrag der Verwaltung in Deutschland für eine offene Wissens- und Informationsgesellschaft.

Die Geodateninfrastruktur Deutschland (GDI-DE) ist ein Vorhaben von Bund, Ländern und Kommunen. In der GDI-DE werden raumbezogene Daten (Geodaten) vernetzt über das Internet zur Verfügung gestellt. Das Geoportal ist der Einstieg in die GDI-DE, um Geodaten von Bund, Ländern und Kommunen zu suchen, zu finden und zu nutzen.

Anwendungsbereiche mit Raumbezug

Anwendungsbereiche des IMAGI mit Raumbezug

Ziele und Aufgaben

Ziele und Aufgaben des IMAGI

Quelle: BMI

Weitere Informationen:

Internationale Charta für Weltraum und Naturkatastrophen (International Charter Space and Major Disasters)

Bezeichnung für ein internationales Vertragswerk und die mit diesem Vertrag gegründete internationale Organisation mit der Aufgabe, im Falle von Naturkatastrophen oder durch den Menschen verursachten Katastrophen ein vereinheitlichtes System anzubieten zur Erfassung und Bereitstellung von nützlichen Satellitendaten für befugte Benutzer.
Eingesetzt werden Erdbeobachtungssatelliten (34 im Jahr 2019) der Vertragspartner. Die große Zahl sehr unterschiedlicher Satelliten erhöht die Chance, ohne großen Zeitverzug hilfreiche Bilder von jedem neuen Katastrophengebiet liefern zu können. Zu den befugten Benutzern zählen Katastrophenschutzorganisationen, Rettungsorganisationen, Sicherheitsorgane und Verteidigungskräfte des Heimatlandes der Chartamitglieder sowie Weltraumorganisationen und Betreiber der Weltraumsysteme.

Aktivierung der Charta

Zur Aktivierung der Charta wurde ein weltweit erreichbarer Erstkontakt eingerichtet, der rund um die Uhr telefonisch und per E-Mail erreichbar ist. Über diesen Erstkontakt können Katastrophenschutzbehörden und Hilfsorganisationen weltweit um Unterstützung bei der Charta anfragen. Sobald die Charta aktiviert wurde, wird geprüft, welche Erdbeobachtungssatelliten für den aktuellen Krisenfall geeignet sind und welche Satelliten als nächste die erforderlichen Daten von der betroffenen Region aufnehmen können. Die jeweiligen Satellitenbetreiber werden unmittelbar kontaktiert und die entsprechenden Satellitenaufnahmen in Auftrag gegeben. Die Charta-Mitglieder stellen sicher, dass diese Neuaufnahmen schnellstmöglich erfolgen. Zusätzlich liefern sie Referenzaufnahmen für die betroffene Region aus ihren jeweiligen Datenarchiven. Die gesamte Aktivierung wird zentral durch einen Charta-Projektmanager geleitet. Hier fließen alle eingehenden Daten und Informationen zusammen. Zudem hält der Projektmanager engen Kontakt mit dem Nutzer und stellt sicher, dass aus den Satellitendaten aussagekräftige Karten und Informationsprodukte erstellt und an den Nutzer ausgeliefert werden. (siehe Activating the Charter)

Das Beispiel Kīlauea 2018

Der Vulkan Kīlauea auf der US-Insel Hawaii erlebte Tausende von kleinen Erdbeben zur gleichen Zeit, als sich die vulkanischen Ereignisse abspielten. Es war der 3. Mai 2018, als der Staat Hawaii aufgrund der seit Ende April andauernden vulkanischen Aktivität, die zu Rissen und Lavaspalten geführt hatte, und die sich auf die Lower East Rift Zone in der Nähe der Gemeinde Leilani Estates auf Hawaii auswirkten, den Katastrophenfall ausrief. Am folgenden Tag ereignete sich ein Erdbeben der Stärke 6,9 und am Ende des Tages gab es sechs Lavaspalten, von denen jede mehrere hundert Meter lang war. In den nächsten 2-3 Tagen öffneten sich weitere Risse und Spalten innerhalb und in der Nähe von Wohngebieten. Die Aktivität an den Spalten war unberechenbar und begann und endete mit bis zu 100 Meter hohen Lavafontänen und Lavaströmen, die sich auf 36.000 Quadratmeter ausbreiteten.

Ein Lavastrom bewegt sich eine lokale StraأŸe in der Gemeinde Leilani Estates hinunter (6. Mai 2018)

Kīlauea

Photo and Video Chronology - May 6, 2018

Ein Lavastrom bewegt sich eine lokale Straße in der Gemeinde Leilani Estates hinunter (6. Mai 2018)

Weitere Links:

Quelle: USGS

Am Sonntag, den 6. Mai, gab es eine Diskussion innerhalb des US Geological Survey (USGS) Volcano Hazards Program über die Aktivierung der International Charter für die Aktivität am Kīlauea. Zu diesem Zeitpunkt bestand der Wunsch nach Informationen über Deformationen (Risse, Löcher, Strömungen und Einstürze) und der Bedarf an Synthetic Aperture Radar-Satellitendaten war von vorrangigem Interesse. SAR wäre für den Einsatz im dichten Dschungel von Hawaii aufgrund seiner Fähigkeit, die Vegetationsschicht zu durchdringen, von entscheidender Bedeutung, aber auch hochauflösende optische Daten würden für Schadensbewertungen benötigt.

Bis zum nächsten Morgen waren 26 Häuser und mehrere Bauwerke durch Lavaströme zerstört worden und mehr als 1.700 Menschen waren evakuiert worden. Julie Griswold, eine Vulkanologin des USGS, kontaktierte den US Authorized User und die Charta wurde am 7. Mai aktiviert. Sie beantragte nicht nur die Aktivierung, sondern bot auch ihr Fachwissen an, um als Projektmanagerin (PM) für die Aktivierung zu fungieren. Als erfahrene PM war Julie in der Lage, mehrere Elemente der Charter für die Bewertung der Katastrophe zu nutzen. SAR-Daten von Sentinel-1B, RADARSAT-2, TerraSAR-X, KOMPSAT-5 und ALOS-2 wurden verwendet, um die Kartierung der Aktivitäten im Inneren des Kīlauea-Vulkans und des Halema'uma'u-Kraters, die Bewertung von Schäden an Eigentum und Infrastruktur sowie aktive Spalten/Lavaströme zu unterstützen (siehe Bild unten).

Dieses RADARSAT-2-Produkt identifiziert eine Linie von Rissen (rote Punkte) und kartiert Lavaströme von den Leilani Estates und Lanipuna Gardens in Richtung Meer

Dieses RADARSAT-2-Produkt identifiziert eine Linie von Rissen (rote Punkte) und kartiert Lavaströme von den Leilani Estates und Lanipuna Gardens in Richtung Meer.

Auf diesem Sentinel-2-Bild, das am 23. Mai aufgenommen wurde, ist die Linie aktiver Spalten deutlich zu erkennen.

Auf diesem Sentinel-2-Bild, das am 23. Mai aufgenommen wurde, ist die Linie aktiver Spalten deutlich zu erkennen. Sie verläuft diagonal vom Gebiet der Leilani Estates an der geothermischen Anlage vorbei, und es sind ausgedehnte Lavaströme zu sehen, die sich von den Spalten zum Ozean unten rechts bewegen.

 

Quellen: disastercharter.org

Zusätzlich zu den SAR-Bildern wurden mehrere optische Plattformen, darunter WorldView-3, Sentinel-2, Landsat-8, UK-DMC-2, Gaofen-2, Pleiades und LISS-III, in erster Linie für die Schadensbeurteilung eingesetzt, aber einige der Sensoren fingen auch spektakuläre Lavaströme ein, wie der oben abgebildete von einer Sentinel-2-Aufnahme am 23. Mai, fast 20 Tage nach Beginn des Ereignisses.

Dies sind nur einige der zahlreichen Kartenprodukte mit hohem Nutzenert, die für dieses Ereignis entwickelt wurden. Insgesamt wurden mehr als 60 verschiedene Karten erstellt, um die Arbeit von Notfallmanagementbehörden zu unterstützen. Eine dieser Behörden, das National Civil Applications Center (NCAC), fand die Kartendaten von unschätzbarem Wert für die Überwachung des Ereignisses. Gary Fisher, leitender Analyst beim NCAC, sagte: "Während des Ausbruchs haben wir mehrere Datensätze verwendet, um dieses Ereignis täglich (manchmal zweimal täglich) zu überwachen und zu kartieren. Die Menge an Fernerkundungsdaten, die während dieses Ereignisses gesammelt wurde, ermöglichte es uns, das Vorrücken der Lava jeden Tag zu erfassen und genau zu kartieren, wo sie am aktivsten war und sich über die Landschaft ausbreitete."

Die Entwicklung der Charta

Die Charta, mit der ausführlichen englischen Bezeichnung "Charter On Cooperation To Achieve The Coordinated Use Of Space Facilities In The Event Of Natural Or Technological Disasters", ist offiziell am 1. November 2000 mit den Gründungsmitgliedern ESA und CNES in Kraft getreten. Seither wurde die Charta über 600 Mal in insgesamt 125 Ländern in Anspruch genommen (2019). Im Jahr 2019 hat die Charta 17 Mitglieder, dies sind vor allem nationale Raumfahrtagenturen, dazu kommen als Charta-Partner auch private Firmen wie Airbus Defence & Space, MAXAR oder Planet und internationale Organisationen. Die beteiligten Raumfahrtagenturen haben sich mit ihrer Mitgliedschaft dazu bereit erklärt, ihre Satellitendaten kostenlos zur Verfügung zu stellen. Sie verfolgen damit das Ziel und die Verantwortung, die Hochtechnologie im Weltraum im Sinne der Menschlichkeit über politische Grenzen hinweg nutzbar zu machen.

Deutsche Beteiligung

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist seit 2010 Mitglied der Charta. Der Beitrag des DLR ist die schnelle Bereitstellung von Daten der deutschen Radarsatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X und der optischen Satellitenmission RapidEye sowie die bernahme der verschiedenen Aufgaben und Rollen in der Charta. Die Radarsatelliten können zügig detaillierte Bilder aufnehmen, unabhängig von Wolken oder Tageslicht. Da in den Radaraufnahmen glatte Wasser- und raue Landflächen sehr gut voneinander zu unterscheiden sind, eignen sie sich besonders für die Kartierung großer Überflutungsbereiche. Die optischen Daten der RapidEye-Satelliten kamen beispielsweise bei dem Großbrand in der sibirischen Region Krasnojarsk im Mai 2017 oder nach dem Kumamoto-Erdbeben in Japan 2016 zum Einsatz.

Eine sinnvolle Anwendung optischer Satellitenbilder setzt allerdings voraus, dass das in den Blick zunehmende Gebiet nicht unter einer Wolkendecke liegt. Bei jeder Aktivierung der Charter stellt sich die Aufgabe, aus den Daten der Satelliten Produkte herzustellen, die für die Planungsbehörden und Katastrophenhelfer vor Ort von Nutzen sind. Denn die Satellitendaten müssen zunächst analysiert werden. Im Idealfall sind die nationalen Behörden des betroffenen Landes selbst dazu in der Lage. Die Kombination verfügbarer digitaler Karten des Katastrophengebiets mit den neu aufgenommenen Satellitenbildern ist von größtem Wert für die Planung der Hilfseinsätze. Alternativ bieten sich auch Gegenüberstellungen von Satellitenbildern vor und nach der Katastrophe an, die das Ausmaß der Veränderungen zeigen.

Zu den eingesetzten Satelliten gehören unter anderem RapidEye, RADARSAT-2, SPOT, Plأ╚iades, IRS, SAC-C, NOAA-Satelliten, Landsat, ALOS-2, Proba, Formosat, GOES, Kompsat, Meteosat, TerraSAR-X, TanDEM-X, RESURS-DK1.

Weitere Informationen:

International Council for Science (ICSU)

Nichtregierungsorganisation, in der sowohl nationale wie auch internationale Wissenschaftsvereinigungen vertreten sind. Dieses Netzwerk bietet ein Diskussionsforum für Fragen, die für Wissenschaft und Politik bedeutsam sind.

Weitere Informationen:

International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP)

Internationales Programm zur Bereitstellung von wissenschaftlichen Erkenntnissen, die es den menschlichen Gesellschaften erlauben sollen, in Harmonie mit der irdischen Umwelt zu leben. Wissenschaftliches Ziel von IGBP ist es, die interaktiven physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse, die das System Erde regulieren zu beschreiben und zu verstehen, und dies mit ihrem natürlichen wie auch anthropogenen Wandel.

Der internationale Wissenschaftsrat (ICSU) ist - wie bei drei weiteren Global Change-Programmen - der Geldgeber des IGBP.

Weitere Informationen:

International Ocean Colour Coordinating Group (IOCCG)

Programm zum Informationsaustausch und zur Kontaktpflege zwischen Nutzern, Entscheidungsträgern und Agenturen im Arbeitsbereich Ozeanfarbe. IOCCG arbeitet unter dem Dach des Scientific Committee on Oceanic Research (SCOR), und es ist assoziiertes Mitglied von CEOS.

Weitere Informationen:

International Strategy for Disaster Reduction (ISDR)

UN-Behörde zur Förderung von Strukturen zur Katastrophenhilfe, -vorsorge und -vermeidung.

Weitere Informationen:

International Ultraviolet Explorer (IUE)

Wissenschaftliche Mission (1978-1996) der ESA zur Ultraviolett-Astronomie.

Weitere Informationen:

Interpretation

In Fernerkundung und Kartographie die Ableitung von Sekundärinformation aus Karten oder Fernerkundungsabbildungen durch logische Verknüpfungen, Gebiets- und Literaturkenntnisse sowie Interpretationserfahrungen. Die Interpretation einer Karte entspricht dem Kartenlesen. Die visuelle Interpretation von Fernerkundungsbildern entspricht dagegen einer Selektion von Information aus Mustern von Signalen. Die Interpretation erfolgt immer in zwei Schritten: der Entdeckung von Information und der Identifikation. Im ersten Schritt werden Bildinhalte mehr oder weniger objektiv und präzise erfasst, während sie im zweiten bestimmten Objekten und Objektqualitäten zugeordnet werden. Informationen hierfür liefern die Bilddatenkanäle, graphische Kanäle (Karten) und Sachinformationen aus der Literatur (Kollateralinformation).

Zum Entdecken und Erkennen von Objekten, also zur Beantwortung der Frage "Was ist wo vorhanden?" tragen die sogenannten Interpretationsfaktoren bei. Das eigentliche Interpretieren geht dann über die bloße Feststellung von wahrnehmbaren Sachverhalten hinaus. Der Interpret versucht dabei, auf der Basis des Erkannten Rückschlüsse zu ziehen auf nicht direkt Erkennbares. So kann er aus dem Bild einer Siedlung mit Hilfe einer Reihe von Einzelfaktoren auf die soziologische Struktur der Bewohner schließen. Mehr als beim bloßen Erkennen von Objekten sind hier das Vorwissen und die Erfahrung des Interpreten, z.B. auf stadtplanerischem, ökologischem, soziologischem oder landeskundlichem Gebiet, unabdingbare Voraussetzung für eine fachgerechte Interpretation.

interpretation_schema Interpretationsvorgang - stark schematisiert

Der mit dickeren Pfeilen markierte Regelkreis beschreibt den Iterationsprozess, der sich beim Interpretationsvorgang abspielt. Vorwissen und Erfahrung werden ihrerseits durch Erkennen und Interpretieren bereichert.

Quelle: nach einer Vorlage von Albertz (2007)

In der Praxis lässt sich der Gesamtprozess der Bildinterpretation nicht so scharf in das Erkennen und das eigentliche Interpretieren trennen. Gleichermaßen dürfen auch die Interpretationsfaktoren nicht als isolierte Einzelfaktoren gesehen werden. Vielmehr vollzieht sich der Interpretationsprozess in einem engen Zusammenspiel der Augen- und Gehirnfunktionen.Dabei wirken sich bereits vorliegende Ergebnisse des Erkennens und des Interpretierens auf den weiteren Prozess aus. Das eigentliche Ergebnis kommt deshalb in einem Iterationsvorgang zustande, der in hohem Maße vom regionalen und fachlichen Vorwissen sowie von der Erfahrung des Interpreten abhängt.

Sobald beim Interpretationsprozess eine Rückkoppelung mit Geländebefunden erfolgt ist, wird aus der Interpretation topographische und/oder thematische Bildauswertung.

Weitere Informationen:

Interpretationsfaktoren

Engl. interpretation elements, franz. éléments d'interprétation; nach DIN 18716 "Merkmale und Strukturen, die Hinweise für die Interpretation des Bildinhaltes geben", verbunden mit der Anmerkung: "Es sind mit besonderen Begriffen belegt:

Diese dem Erkennen von Objekten und Sachverhalten beitragenden Einzelfaktoren wirken im Allgemeinen in nicht überschaubarar Weise zusammen. Bei Albertz (2007) finden sich weitere Interpretationsfaktoren mit ausführlichen Erläuterungen. Dazu gehören:

Interpretationsschlüssel

Engl. interpretation key, franz. clé d'interprétation; ein Interpretationsschlüssel ist eine systematische Zusammenstellung charakteristischer Merkmale der in Bildern zu interpretierenden Objekte, in der Regel in Form von erläuterten Bildbeispielen. Es werden vor allem unterschieden:

Der Interpretationsschlüssel ist ein Hilfsmittel zur Interpretation von photographischen Bildern. Er wird vor der Interpretation festgelegt, z.B. bei der Biotoptypenkartierung aus CIR-Luftbildern.

IOC

Siehe Intergovernmental Oceanographic Commission

IOCCG

Siehe International Ocean Colour Coordinating Group

IPCC

Siehe Intergovernmental Panel on Climate Change

IR

Siehe Infrarotstrahlung

IRIS

1. Engl. Akronym für Infrared Interferometer Spectrometer; Instrument an Bord des amerikanischen Wettersatelliten Nimbus 3 (1969-1972) zur Sammlung von Informationen über die vertikale Struktur der Atmosphäre und die Emissionseigenschaften der Erdoberfläche.

2. Engl. Akronym für Interface Region Imaging Spectrograph; satellitenbasiertes Weltraumteleskop zur Erforschung der Sonnenatmosphäre. IRIS ist Bestandteil des Explorer-Programms der NASA und besitzt auch die Bezeichnung Explorer 94. Die 2013 gestartete Mission war ursprünglich auf zwei Jahre ausgelegt, wurde inzwischen aber bis 2018 verlängert.

Die Aufgabe von IRIS ist die Erforschung der äßeren Bereiche der Sonnenatmosphäre. IRIS untersucht dabei den Energie- und Plasmafluss durch die Chromosphäre und die Übergangsregion in die Sonnenkorona im ultravioletten Bereich mittels Abbildung und Spektrometrie. Dadurch werden Informationen über den Energietransport in die Korona und den Sonnenwind gewonnen, die zum Verständnis dieser bislang nicht näher untersuchten dynamischen Region der Sonne und anderer Sterne beitragen.

Das Teleskop kann pro Aufnahme nur etwa ein Prozent der Sonnenoberfläche erfassen, erreicht aber dabei eine räumliche Auflösung von 240 km. Damit ergänzt IRIS die Aufnahmen des Forschungssatelliten Solar Dynamics Observatory (SDO), der Komplettaufnahmen der Sonne in geringerer Auflösung liefert, beispielsweise zur Untersuchung aktiver Regionen.

Das UV-Teleskop ermöglicht die Beobachtung von Sonnenmaterie im Temperaturbereich von 5000 K bis 65.000 K und Sonneneruptionen bis zu 10 Millionen K. Dieser Bereich wurde so gewählt, um Material in der Photosphäre, der Übergangsschicht und der Chromosphäre zu erfassen. Das Instrument nimmt alle fünf bis zehn Sekunden ein Bild und alle ein bis zwei Sekunden Spektren auf.

3. engl. Akronym für Interferometric Radar Altimeter for Ice and Snow; Bezeichnung für ein Zweifrequenz-Radar-Höhenmesser im Ku/Ka-Band zur Messung und Überwachung der Meereisdicke und der darüber liegenden Schneehöhe. Die Messungen der Meereisdicke werden maritime Operationen unterstützen und bei der Planung von Aktivitäten in den Polarregionen helfen. IRIS wird dank seines interferometrischen Radarmodus auch Veränderungen in der Höhe von Eisschilden und Gletschern auf der ganzen Welt messen und überwachen. IRIS wird die Messgenauigkeit seines Vorgängers SIRAL-2 (ein reiner Ku-Band-Höhenmesser an Bord der ESA-Mission CryoSat-2 Earth Explorer) dank des Zweifrequenzbetriebs und durch die zusätzliche Messung der Höhe der Meeresoberfläche als Teil der Missionsziele erheblich verbessern. IRIS wird an Bord der Copernicus-Mission CRISTAL installiert werden.

Weitere Informationen:

4. Zweiter Vorname der Tochter des Autors

Irradiance

Dt. Bestrahlungsstärke auch Strahlungsflussdichte, engl. Bezeichnung für die gesamte Menge der eingehenden elektromagnetischen Energie, die auf eine Flächeneinheit trifft. Sie wird normalerweise gemessen in Watt pro Quadratmeter.

IRS

Engl. Akronym für Indian Remote Sensing Satellites; Serie von indischen Erdbeobachtungssatelliten im Low Earth Orbit (LEO). Gebaut von der Indian Space Research Organisation werden sie typischerweise mit der indischen Trägerrakete PSLV vom Weltraumbahnhof Satish Dhawan Space Centre auf Sriharikota gestartet. Sie sind ein wesentlicher Bestandteil des indischen Raumfahrtprogrammes und werden sowohl für Wettervorhersagen, aber besonders für wissenschaftliche und landwirtschaftlich orientierte Erdbeobachtung eingesetzt. Seit 1999 haben die Satelliten auch Eigennamen, die den Verwendungszweck wiedergeben und starten mit sogenannten Secondary Payloads bzw. Piggyback-Nutzlasten, zum Beispiel 1999 DLR-TUBSAT und KITSAT-3. Die Vermarktung außerhalb Indiens erfolgt durch die Fa. GeoEye.

Mit dem IRS nimmt Indien am Vertragswerk Internationale Charta für Weltraum und Naturkatastrophen teil.

Chronologische Liste der IRS-Satellitenstarts
Satellit Startdatum Trägerrakete Status
IRS 1A 17. März 1988 Wostok-2M Mission beendet
IRS 1B 29. August 1991 Wostok-2M Mission beendet
IRS P1 (also IE) 20. September 1993 PSLV-D1 Absturz aufgrund Versagens der Trägerrakete
IRS P2 15. Oktober 1994 PSLV-D2 Mission beendet
IRS 1C 28. Dezember 1995 Molnija-M Mission beendet
IRS P3 21. März 1996 PSLV-D3 Mission beendet
IRS 1D 29. September 1997 PSLV-C1 In Betrieb
IRS P4 (Oceansat-1) 27. Mai 1999 PSLV-C2 In Betrieb
Technology Experiment Satellite (TES) 22. Oktober 2001 PSLV-C3 In Betrieb
IRS P6 (Resourcesat 1) 17. Oktober 2003 PSLV-C5 In Betrieb
Cartosat-1 (IRS P5) 5. Mai 2005 PSLV-C6 In Betrieb
Cartosat-2 (IRS P7) 10. Januar 2007 PSLV-C7 In Betrieb
Cartosat-2A (IRS P?) 28. April 2008 PSLV-C9 In Betrieb
IMS-1 (IRS P?) 28. April 2008 PSLV-C9 In Betrieb
OceanSat 2 (IRS P?) 23. September 2009 PSLV-C14 In Testbetrieb
Cartosat-2B (IRS P?) 12. Juli 2010 PSLV-C15 In Betrieb
Resourcesat-2 20. April 2011 PSLV-C16 In Betrieb
Megha-Tropiques 12. Oktober 2011 PSLV-C18 In Betrieb
RISAT-1 26. April 2012 PSLV-C19 In Betrieb
SARAL 25. Februar 2013 PSLV-C20 In Betrieb

Weitere Informationen:

IRS-P4

Siehe Oceansat-1

ISCCP

Engl. Akronym International Satellite Cloud Climatology Project; 1982 als Teil des World Climate Research Programme (WCRP) eingerichtetes Projekt zur Sammlung und Analyse von Daten über die globale Verteilung von Wolken, deren Eigenschaften und Veränderungen im täglichen, saisonalen und interannuellen Maßstab.

Weitere Informationen:

ISDR

Siehe International Strategy for Disaster Reduction

ISPRS

Engl. Akronym für International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, dt.: Internationale Gesellschaft für Photogrammetrie und Fernerkundung; eine regierungsunabhängige Organisation zur Entwicklung der internationalen Zusammenarbeit, zur Förderung der Kenntnisse, der Forschung, Entwicklung, Ausbildung und Schulung in Photogrammetrie, Fernerkundung und den raumbezogenen Informationswissenschaften, ihrer Integration und Anwendungen als Beitrag zum Wohle der Menschheit und der Erhaltung der Umwelt.

Der deutsche Zweig der ISPRS entwickelte sich aus der anfänglich 1909 gegründeten „Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie“. Ab 1976 firmierte er als „Deutsche Gesellschaft für Photogrammetrie und Fernerkundung e. V. (DGPF)“ und 1980, am 14. Internationalen Kongress für Photogrammetrie in Hamburg, wurde der Name „Internationale Gesellschaft für Photogrammetrie und Fernerkundung (ISPRS)“ angenommen. 2002 wurde der Name der Gesellschaft erweitert zu „Deutsche Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation (DGPF)“.

Weitere Informationen:

ISRO

Engl. Akronym für Indian Space Research Organisation; die indische Raumfahrtagentur.

Weitere Informationen:

ISS

Engl. Akronym für International Space Station; Internationale Raumstation, ein Gemeinschaftsprojekt von 16 Staaten, das als wissenschaftliches Labor im All konzipiert ist. Die Raumstation umkreist die Erde in einer Höhe von ca. 400 km und besteht im Wesentlichen aus drei Grundmodulen, die zwischen 1998 und 2000 ins All gebracht und zusammengekoppelt wurden. Sie werden ergänzt durch Forschungsmodule. Der wesentliche Anteil Europas ist das Forschungslabor Columbus, dessen Transport mit der US-Raumfähre Atlantis und anschließendem Andocken im Februar 2008 erfolgte. Transportaufgaben übernehmen russische Sojus- und Protonraketen sowie das amerikanische Space Shuttle.

ISS - Zahlen, Daten, Fakten
Spannweite: 108,6 Meter Solarzellenfläche: 4.500 m²
Lä: 79,9 Meter Fertigbauteile: 80
Tiefe: 88 Meter Montageflüge: 45
Rauminhalt: 1140 Kubikmeter Aufbauphase: 1998-2004/5
Gewicht: 450 Tonnen ständige Besatzung: bis zu 7 Personen
Flughöhe: 400 km über NN erste Bemannung: 1999
Umlaufbahn: 51,6 Grad Neigung/Äquator Routinebetrieb: 2004/5-2013
Erdumlauf: 90 Minuten Lebensdauer: ca. 10 Jahre
Relativgeschwindigkeit: 29.000 km/h Gesamtkosten 1985-2013: ca. 100 Mrd $
Elektrische Leistung: 110 Kilowatt    

Forschungsaufgaben betreffen Fragen der Schwerelosigkeit, Biotechnologie, Materialforschung, Kommunikationstechnologie, der Entwicklung neuer Medikamente sowie der Erdbeobachtung und Weltraumerkundung. Die NASA sieht die ISS auch als Plattform für die wirtschaftliche Nutzung des Weltraums und auch für die Besiedelung des Mars.
Tourismus ist trotz des Präzendenzfalles im Jahre 2001 (Dennis Tito) nicht vorgesehen.

Die ISS dient auch der Fernerkundung. Verantwortlich gesteuert wird dieser Bereich der Forschung vom Image Science and Analysis Laboratory im NASA-Johnson Space Center. Das Labor unterhält das The Gateway to Astronaut Photography of Earth.

Am europäischen Columbus-Labor wurden im April 2014 von einem Roboterarm vier commercial off-the-shelf Kameras im Rahmen der Mission High Definition Earth Viewing (HDEV) angebracht. Die HD-Kameras beobachten aus drei verschiedenen Blickwinkeln die Erde und senden Live-Videos. In Zusammenarbeit mit dem DLR und der NASA stellt das Geographische Institut der Universität Bonn die Videos und Bilder der HDEV-Kameras im Webportal Columbus Eye der Öffentlichkeit zur Verfügung. Das Projekt wird auch den Raumflug des deutschen Astronauten Alexander Gerst zur ISS begleiten.

Von Astronauten auf der ISS aufgenommene Fotos dienen als Ergänzung zu den Aufnahmen von Erdbeobachtungssatelliten, da dabei der Aufnahmewinkel nicht starr festgelegt ist.

Die ISS von der Discovery aus gesehen

Nahaufnahme der Internationalen Raumstation, die von einem Besatzungsmitglied der Raumfähre Discovery (STS-133) aufgenommen wurde, nachdem die Station und die Raumfähre nach dem Abdocken ihre relative Trennung begannen. Das Entkoppeln der beiden Raumschiffe erfolgte am 7. März 2011 um 12:00 Uhr MEZ. Die Discovery verbrachte acht Tage, 16 Stunden und 46 Minuten mit dem Labor im Orbit.

Quelle: ESA

Weitere Informationen:

ISS-RapidScat

Engl. Akronym für International Space Station Rapid Scatterometer, am 20.9.2014 gestartete Radar-Mission der NASA zur nahezu globalen wissenschaftlichen Klimabeobachtung von der Außenseite der Internationalen Raumstation aus. Die experimentelle Mission misst die Stärke der vom Instrument ausgesandten und von der Meeresoberfläche rückgestreuten Mikrowellen und berechnet daraus die Geschwindigkeit und die Richtung der oberflächennahen Meereswinde in den niederen und mittleren Breiten bei jedem Wetter, außer bei starkem Regen. Die Daten werden zur Unterstützung mariner Wettervorhersagen und zur Untersuchung des irdischen Klimas verwendet. Der außergewöhnliche Beobachtungspunkt von ISS–RapidScat auf dem ISS-Orbit bietet den Wissenschaftlern die Möglichkeit, die Veränderungen der Meereswinde im Tagesverlauf zu verfolgen, insbesondere die Bildung und die Bewegung von tropischen Wirbelstürmen.

iss_rapidscat

ISS-RapidScat

Die Verankerung von RapidSCAT auf der Raumstation hat das Instrument auf einen Orbit gebracht, der es von allen anderen derzeit im All aktiven Instrumenten zur Windbeobachtung unterscheidet.
Zwei andere Satelliten-basierte Instrumente registrieren Ozeanwinde, aber sie befinden sich auf sonnensynchronen Orbits, was bedeutet, dass sie den Äquator jeden Tag zur gleichen Zeit überqueren. Hingegen überstreicht die Umlaufbahn der ISS mit dem RapidSCAT fast den gesamten Globus zwischen den Polarkreisen, und dies zu unterschiedlichen Tageszeiten. So erhalten die Wissenschaftler die nötigen Daten, um zu verstehen wie Winde im Tagesverlauf entstehen und sich verändern.

RapidSCAT ermöglicht die Kreuzkalibrierung der internationalen Satellitenkonstellation zur Beobachtung der Meereswinde und erweitert die Kontinuität und den Nutzen der gespeicherten Scatterometerdaten.

Quelle: NASA JPL

Die Verankerung von RapidSCAT auf der Raumstation hat das Instrument auf einen Orbit gebracht, der es von allen anderen derzeit im All aktiven Instrumenten zur Windbeobachtung unterscheidet.
Zwei andere Satelliten-basierte Instrumente registrieren Ozeanwinde, aber sie befinden sich auf sonnensynchronen Orbits, was bedeutet, dass sie den Äquator jeden Tag zur gleichen Zeit überqueren. Hingegen überstreicht die Umlaufbahn der ISS mit dem RapidSCAT fast den gesamten Globus zwischen den Polarkreisen, und dies zu unterschiedlichen Tageszeiten. So erhalten die Wissenschaftler die nötigen Daten, um zu verstehen wie Winde im Tagesverlauf entstehen und sich verändern.

RapidSCAT ermöglicht die Kreuzkalibrierung der internationalen Satellitenkonstellation zur Beobachtung der Meereswinde und erweitert die Kontinuität und den Nutzen der gespeicherten Scatterometerdaten.
Die Satelliten der Konstellation beobachteten den Ozean zu verschiedenen Ortszeiten und beobachteten denselben Teil des Meeres nicht zur gleichen Zeit. Vom Orbit der ISS aus vermag RapidSCAT Winde in periodischen Abständen zur gleichen Zeit zu beobachten wie die anderen Scatterometer der Konstellation. Diese Fähigkeit erlaubt es den Wissenschaftlern, jeden bislang unbekannten Fehler zu korrigieren und den 10-jährigen Datenbestand des Instruments SeaWinds auf QuikScat mit den RapidSCAT-Messungen weiterzuführen.

Meereswinde werden seit 1973 aus dem Weltraum beobachtet. Das neueste NASA-Instrument war bislang SeaWinds auf dem 1999 gestarteten Satelliten QuikScat. Nach dem 2009 eingetretenen Teilausfall des Instruments erlitt die internationale Satellitenkonstellation zur Beobachtung der oberflächennahen Meereswinde eine bedeutende Leistungseinbuße. Innerhalb von nur zwei Jahren wurde dann ISS–RapidScat entwickelt und installiert, um die Datenlücken zu schließen. Dazu wurde bereits vorhandene Hardware aus der Testphase der QuikScat-Mission verwendet und mit einer neuen und kleineren Reflektorantenne kombiniert.

Ozeane bedecken über 70 % der Erdoberfläche. Scatterometer sind die besten Fernerkundungssysteme zur Bereitstellung der oben beschriebenen Messungen mit der nötigen Genauigkeit, hohen Auflösung und Wiederholrate. Winde über den Ozeanen sind entscheidende Faktoren bei der Ausprägung regionaler Wettermuster und des Klimas. Als starke Stürme können sie bedeutende Schäden auf Land und beim Schiffsverkehr verursachen. Meereswinde bewirken auch Auftriebsvorgänge (upwelling), in deren Rahmen nährstoffreiches Wasser an die Meeresoberfläche verfrachtet wird und dort zusammen mit der Photosynthese marines Leben ermöglicht. Davon profitiert wiederum die Küstenfischerei. Die Beobachtung von Veränderungen der Meereswinde helfen den Wissenschaftlern zudem, großräumige Muster in der irdischen Atmosphäre und der Ozeane zu überwachen, beispielsweise das ENSO-Phänomen (El Niño-Southern Oscillation).

Die Mission wurde im November 2016 nach Problemen mit der Stromversorgung beendet.

Weitere Informationen:

ITU

Engl. Akronym für International Telecommunication Union; eine Unterorganisation der UNO mit Sitz in Genf, die sich u.a. folgenden Aufgaben widmet:

Weitere Informationen: