PDF-Download - Deutsche Geodätische Kommission

104 8. Neutrosphärische Refraktion
Dabei kann auch raumgestütztes LIDAR genutzt werden, welches v.a. über Wasserflächen zum Einsatz kommt, da hier
einerseits die Oberflächenemission sehr gering ist und andererseits kaum terrestrisch bestimmte Meteorologiewerte
vorliegen (MCMURDIE UND KATSAROS 1985).
Der erdnahe Satellit CHAMP des GFZ 8-18 -Potsdam nutzt, wie schon GPS/MET, die Technik der Okkultationsbeobachtung
von untergehenden GPS-Satelliten, um Profile des Brechungsindexes zu bestimmen. Daraus können unter
Einführung von verschiedenen Zusatzinformationen Profile von meteorologischen Parametern wie bspw. der
Temperatur abgeleitet werden. In Höhenbereichen von 8-30 km ergibt sich v.a. auf der Nordhalbkugel eine sehr gute
Übereinstimmung mit den im folgenden Unterkapitel beschriebenen globalen Wettermodellen. Auf Grund der starken
Diskrepanz (Anzahl) von auf der Südhalbkugel durchgeführten Okkultationen ist dort lediglich eine zwei bis drei Mal
schlechtere Genauigkeit erzielbar. In erdnahen Bereichen der Atmosphäre werden auf Grund der Anwesenheit von
Wasserdampf deutlich schlechtere Genauigkeiten erzielt. Nähere Information sind bspw. WICKERT (2002) zu entnehmen.
Die Okkulationstechnik setzt voraus, dass sich der Empfänger außerhalb der zu untersuchenden Atmosphärenbereiche
befindet, was den Einsatz dieser Technik von der Erde aus unmöglich macht.
Neben diesen wichtigen, die Erdatmosphäre erkundenden Satelliten befinden sich bspw. polarumlaufende Satelliten im
Orbit, die eine ungenaue, jedoch fast lückenlose Beurteilung der Erdatmosphäre hinsichtlich Temperatur und Feuchte
ermöglichen. Nach DWD (2004) bestehen jedoch prinzipielle Probleme bei der tatsächlichen Nutzung dieser Messwerte,
die Gegenstand aktueller Forschungsarbeiten sind. Auf Grund dieser Tatsache wird auf diese meteorologischen
Zusatzinformationen nicht näher eingegangen. Im Gegensatz zu den oben angeführten, meteorologische Parameter
quantifizierenden Satellitenmissionen liefern geostationäre Satelliten (Flughöhe: ca. 36000 km) v.a. qualitative Informationen.
U.a. EMARDSON UND WEBB (2002) bzw. MOISSEEV ET AL. (2002) weisen mit InSAR 8-19 auf einen weiteren Sensor hin,
durch den Produkte ermittelt werden können, die bspw. zur Validierung der neutrosphärischen Laufzeitverzögerung des
GPS genutzt werden können, da InSAR durch die elektrisch neutrale Atmosphäre ebenso beeinflusst wird wie GPS.
Falls die lokale Topographie bekannt ist, können unter Verwendung des Sensors InSAR detaillierte Aussagen über die
Verteilung und die zeitliche Variation von Wasserdampf gemacht werden (HANSSEN ET AL. 1999). InSAR erlaubt die
Bestimmung von zweidimensionalen Wasserdampffeldern mit einer sehr hohen räumlichen Auflösung (ca. 20 m) und
einer mit Wasserdampfradiometern vergleichbaren Qualität. V.a. bei der Detektierung von kurzzeitigen Variationen des
integrierten Wasserdampfgehalts und unter schwierigen meteorologischen Bedingungen erweist sich InSAR als ein
zuverlässigeres Hilfsmittel als GPS (MOISSEEV ET AL. 2002), welches künftig wichtige Beiträge zur Verbesserung von
nummerischen Wettermodellen liefern kann. Hierauf soll jedoch im Rahmen der vorliegenden Arbeit nicht näher eingegangen
werden. Deshalb wird an dieser Stelle auf GE (2003) verwiesen, der einen kurzen und aktuellen Überblick zur
gemeinsamen Nutzung von InSAR und GPS gibt. HANSSEN (2001) gibt einen detaillierten Einblick in die Möglichkeiten,
die sich durch den Einsatz von InSAR in diesem Kontext ergeben.
Neben satellitengestützten Beobachtungsplattformen sind flugzeuggetragene Sensoren bekannt, die v.a. auf der Nordhalbkugel
in Abhängigkeit von ihrer Flughöhe Informationen für die meteorologischen Parameter Druck, Temperatur
und Wind liefern.
8.2.2 Nummerische Wettermodelle
Können die oben beschriebenen Verfahren der instrumentellen Bestimmung meteorologischer Einflussgrößen nicht
genutzt werden, so verbleibt die Möglichkeit, Daten nummerischer Wettermodelle zu nutzen, welche bis in eine Höhe
von ca. 30 km dreidimensionale und im Bereich der Erdoberfläche höher verdichtete Informationen liefern. Bspw. sind
hierdurch Informationen für die meteorologischen Parameter relative Luftfeuchtigkeit und Temperatur in Abhängigkeit
vom Druck (Druckflächendaten) enthalten. Liegen weiterhin noch Informationen hinsichtlich des Windverhaltens vor,
so kann die Zeitabhängigkeit der o.g. Parameter modelliert werden.
Diese für die Wettervorhersage grundlegenden Modelle stellen Informationen über das Verhalten der Erdatmosphäre
sowohl prädizierend (Wettervorhersage) als auch basierend auf Realdaten und meteorologischen Modellen (Re-
Analysen) zur Verfügung. Die Ergebnisse von Re-Analysen sind Post-Processing-Produkte und weisen eine zeitliche
Verzögerung auf. Eine Nachprozessierung von Vorhersagewerten wird i.d.R. routinemäßig durchgeführt. Die Beobachtungsbasis
dieser Modelle bilden v.a. Radiosondierungen 8-20 und Oberflächenmeteorologie, aber auch flugzeuggetragene
und satellitengestützte Sensoren sowie Radiometerbeobachtungen werden genutzt, um unter Verwendung von
8-18 GeoForschungsZentrum
8-19 Interferometrisch genutztes SAR (Synthetic Apertur Radar)
8-20 Ca. 1300 Aufstiege finden pro Tag Eingang in die globalen Wetter- und Klimamodelle.