Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

146 KAPITEL 3. SATELLITENINSTRUMENTE
Abbildung 3.65: Polarisationsunterschiede bei 37 GHz beobachtet mit dem Scanning Multi-
Channel Radiometer SMMR auf Nimbus-7 [38]
§ 471 Abbildung 3.63 zeigt den schematischen Aufbau eines scannenden Mikrowellenradiometers.
Gescannt wird durch zwei Bewegungen, die Rotation des Instruments und die
Vorwärtsbewegung des Satelliten. Da das einfallende Signal nur sehr gering ist, ist eine Reduktion
des Rauschens des Empfängers ein wesentlicher Bestandteil. Der Empfänger besteht
im wesentlichen aus einer Hochgewinnantenne, anschließender Signalverarbeitung und einer
Quelle für ein Referenzsignal. Zum Arbeitsprinzip und zum Verständnis technischer Details
sei auf [198] verwiesen.
§ 472 Im Gegensatz zu einem im optischen arbeitenden Scanner oszilliert der Spiegel nicht
sondern er rotiert – das hat ganz triviale mechanische Gründe. Durch diese Rotation wird
nicht ein Streifen senkrecht zur Bodenspur abgescannt. Stattdessen folgt der Fußpunkt der
Antenne (und damit der momentan betrachtete Bildpunkt) einer Zykloide, siehe Abb. 3.64.
§ 473 Neben dem Scanner werden auch Sounder als passive Mikrowelleninstrumente verwendet.
Diese erstellen vertikale Profile von Spurengasen, in dem sie in der Nähe der Resonanzfrequenzen
dieser Moleküle messen. Sounder im Sinne der Limb-Sounder werden mit Mikrowellen
aufgrund der schlechten vertikalen Auflösung nicht häufig realisiert; MLS [320, 419]
auf Aura [417] ist jedoch ein Beispiel dafür, das das Verfahren funktioniert.
§ 474 Abbildung 3.65 zeigt als Beispiel für Daten von einem passiven Mikrowelleninstrument
die über den Zeitraum von Januar 1979 bis Dezember 1986 gemittelten Polarisationsunterschiede
(horizontal vs. vertikal) bei 37 GHz, beobachtet vom Scanning Multi-Channel
Radiometer SMMR auf Nimbus-7. Über unbewachsenen Oberflächen ist diese Differenz relativ
groß (25 bis 35 K), mit zunehmender Vegetationsdichte verringert sich diese. Daher
kann ein Mikrowelleninstrument auch zur großräumigen Überwachung von Vegetation und
zur Untersuchung von Desertifikation verwendet werden. In der Abbildung erkennt man die
höchsten Werte des Polarisationsunterschieds über den großen Wüsten (Sahara, Namib, Rub
Al Khali usw.), die geringsten über den Regenwäldern Brasiliens, Kameruns und Indonesiens.
Und selbst in der Sahara sind die Bergregionen von Ahaggar, Adrar und Air deutlich
an ihrem Bewuchs zu erkennen. Die Unterschiede in der Polarisation entstehen im wesentlichen
durch den Wassergehalt, so dass Abb. 3.65 im wesentlichen eine Kombination aus
Pflanzenbewuchs und Bodenfeuchte darstellt – für die Detailklassifikation der Vegetation sicherlich
weniger geeignet als Kombinationen aus sichtbarem Licht und nahem IR (NDVI,
2. Juli 2008 c○ M.-B. Kallenrode