Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

3.4. AKTIVE INSTRUMENTE 149
Abbildung 3.68: Kleine Höhenunterschiede
werden mit Radar besser erkannt
als im optischen – und liefern sehr komplexe
Informationen wie diese SeaSat
Aufnahme des Golf von Mexiko aus dem
Jahre 1978 zeigt [621]
§ 481 Die vom Radar gelieferte Höheninformation ist bei Aufnahmen von ausgedehnten
Wasserflächen eher eine Texturinformation. Daraus lassen sich jedoch viele Rückschlüsse
ziehen, siehe Abb. 3.68, die ein im optischen arbeitendes Instrument nicht erlauben würde.
§ 482 Mit dem aktiven Instrument kann man außerdem gegenüber einem passiven Instrument
zusätzliche Informationen gewinnen. Die zusätzlichen Messgrößen sind dabei die Laufzeit
des Signals vom Satelliten zum Boden und zurück, die Dopplerverschiebung der Frequenz
aufgrund der relativen Bewegung des Satelliten gegenüber dem Boden und die Polarisation
der Strahlung. Mit diesen Informationen lassen sich drei unterschiedliche Typen aktiver Mikrowelleninstrumente
konstruieren: Altimeter, Scatterometer und das Synthetic Aperture
Radar SAR; das Ground Penetrating Microwave Instrument ist eine weitere, bisher eher auf
Flugzeugen oder dem Space Shuttle eingesetzte Version.
3.4.1 Altimeter
§ 483 Das Altimeter ist ein Instrument, das dem Alltagsbegriff von Radar entspricht: so wie
ein Radar in der Schiff- oder Luftfahrt dient es der Abstandsbestimmung – mit dem einzigen
Unterschied, dass der Radarstrahl nicht horizontal sondern vertikal orientiert ist.
§ 484 Das Altimeter ist also ein Instrument, das aus der Reflektion eines senkrecht nach
unten gestrahlten Mikrowellenpulses den Abstand des Satelliten gegenüber dem Boden bestimmt.
Derartige Instrumente wurden verwendet auf SkyLab [482], GEOS-3 [521], SeaSat
[479, 571] und ERS-1 [347]; heute finden sich Altimeter (auch in der Funktion als Serviceinstrumente)
auf verschiedenen Erdfernerkundungssatelliten, z.B. RA-2 [195] auf EnviSat [343]
oder das Poseidon-2 Altimeter auf Jason [477]. Für die reine Höhenmessung ist es allerdings
nicht erforderlich, mit einem Radar-Altimeter zu arbeiten – hier ist ein Laser-Altimeter ausreichend.
LAGEOS [532] war die Umkehrung dieses Prinzips und lebt im LRR des RA-2
Instruments weiter; GLRS [423] ist seine neue Variante.
§ 485 Die wissenschaftliche Anwendung des Altimeters ist eine genaue Bestimmung des Geoids
(das ist eine fiktive Äquipotentialfläche der Erde in ungefähr der Höhe der Erdoberfläche,
also etwas wie ein globales NormalNull). Besonders interessant sind hier die Ozeane, da deren
Oberfläche bzw. die Abweichungen der Meereshöhe von der eines Referenzellipsoids die
direktesten Signaturen für die Abweichung des Erdgeoids von diesem Ellipsoid geben. Dazu
muss die über einen langen Zeitraum gemittelte Höhe der Meeresoberfläche bestimmt werden
(der lange Zeitraum ist erforderlich, da man sonst die Wellenhöhe und die Gezeiten bestimmen
würde, nicht aber die mittlere Höhe der Meeresoberfläche). Dazu müssen zwei Größen
genau bestimmt werden, (1) die Höhe des Satelliten über der senkrecht darunter liegenden
Meeresoberfläche und (2) die genaue Position des Satelliten.
c○ M.-B. Kallenrode 2. Juli 2008