Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

3.3. PASSIVE INSTRUMENTE IM NICHT-SICHTBAREN 137
Instrumente
Abbildung 3.57: Prinzip eines Infrarotscanners
[41]
§ 445 Nachdem wir die physikalischen Grundlagen zur Interpretation der Daten kurz beschrieben
haben, wollen wir uns jetzt den Grundlagen des Gerätes zuwenden. Abbildung
3.57 zeigt das Funktionsprinzip eines Scanners, der im thermischen Infrarot arbeitet. Dieser
Scanner unterscheidet sich von den opto-mechanischen Scannern wie z.B. dem MSS auf Land-
Sat nur geringfügig. Auch hier wird mit Hilfe eines Drehspiegels ein Streifen senkrecht zur
Flugrichtung abgetastet. Die Signale werden mit Hilfe einer Spiegeloptik auf einen Detektor
projiziert. Wird ein geeigneter Detektor in Kombination mit Detektoren im Sichtbaren/nahen
IR eingesetzt, so ist ein scannender Spiegel für alle Wellenlängenbereiche ausreichend. Daher
können die Universalinstrumente wie MSS, TM und AVHRR zusätzlich zum Sichtbaren und
nahen IR auch thermisches IR messen. Scanner zur Beobachtung der Erdoberfläche arbeiten
innerhalb der atmosphärischen Fenster zwischen 3.5 – 5.5 µm und zwischen 8.0 – 14.0 µm
(vgl. auch Abb. 3.3 und 3.53 sowie Tab. 3.6).
§ 446 Der entscheidende Unterschied zu einem im sichtbaren Licht arbeitenden Scanner
liegt in der Betriebsweise des Detektors: da die Abbildung eigentlich ein Flugzeuginstrument
zeigt, wird der Detektor hier mit flüssigem Stickstoff auf 73 ◦ K heruntergekühlt, um sein
thermisches Rauschen zu verringern. Die Kühlung erfolgt mit flüssigem Stickstoff. Die in
Abb. 3.57 angedeutete Speicherung der Signale auf Film erfolgte nur bei den ersten vom
Flugzeug eingesetzten Infrarotinstrumenten, heutzutage wird nur Digital verarbeitet.
§ 447 Spezielle Instrumente zur Messung im thermischen IR haben jedoch ein größeres
spektrales Auflösungsvermögen als die Universalinstrumente. Ein klassisches Beispiel ist das
TIR-Instrument auf der Heat Capacity Mapping Mission HCMM [522, 608]. Letzteres lieferte
die ersten relativ hochauflösenden Daten im thermischen Infrarot mit einem Bodenauflösungsvermögen
von 600 m und einem radiometrischen Auflösungsvermögen von 256
Kanälen innerhalb einer Temperaturskala von 260 K bis 340 K (entsprechend einer Temperaturauflösung
von 0.4 K). Mit dieser Auflösung lassen sich Wälder, landwirtschaftlich genutzte
Flächen und bebaute Gebiete unterscheiden, ja sogar der innerstädtische Temperaturgradient
(im Zentrum wärmer als zu den Rändern) ist deutlich erkennbar. Selbst Autobahnen
c○ M.-B. Kallenrode 2. Juli 2008