Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

3.5. SOUNDER 167
• die Dynamik der Atmosphäre insgesamt (vertikale Luftbewegung, Schichtung, erzwungene
und freie Konvektion) und die sich daraus ergebende Wechselwirkung zwischen der
Luftmasse in der Wolke und der umgebenden Atmosphäre mit ungesättigter Luft.
• die spektralen Absorptions-, Emissions- und Reflektionseigenschaften von Wasserdampf,
Wassertröpfchen, Schnee, Eis und Hagel in Abhängigkeit von den Eigenschaften (insbesondere
der Größe) der Hydrometeore.
• die spektralen Absorptionseigenschaften der anderen atmosphärischen Bestandteile, insbesondere
der Aerosole und Spurengase.
§ 541 Ein Teil dieser Gesetzmäßigkeiten (insbesondere die oberen vier) lassen sich durch
mikrophysikalische Untersuchungen bestimmen, die anderen durch Beobachtungen in der
Atmosphäre direkt bzw. indirekt durch Satelliten.
§ 542 Im Zusammenhang mit der Modellierung von Wolken haben wir bereits einige wichtige
Input-Parameter kennen gelernt. Als letzter dieser Input-Parameter wurde die räumliche und
zeitliche Verteilung der Größen erwähnt. Darin zeigt sich, dass eine in-situ Bestimmung der
Parameter nicht mit vertretbarem Aufwand durchgeführt werden kann. Stattdessen erscheint
es sinnvoll, auf Satellitenbeobachtungen zurückzugreifen. Zu nennen sind hier die üblichen
Imaging Instrumente, die im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums arbeiten
und im thermischen Infrarot.
§ 543 Mit diesen Instrumenten lassen sich Wolkenbedeckungen ebenso wie Wolkenalbedos
bestimmen. Durch die Verwendung des Infrarotkanals (bzw. eines im thermischen Infrarot
arbeitenden Instruments) lässt sich die Temperatur der Wolkenobergrenze bestimmen und
damit durch Vergleich mit der Standardatmosphäre oder besser noch durch Bezug auf ein
Sounding Instrument oder einen geeigneten Radiosondenaufstieg die Höhe der Wolkenoberkante.
§ 544 Damit erhalten wir Informationen über die Bereiche, in denen sich Wolken bilden,
die Bewegung dieser Wolken in der Atmosphäre (dient auch der indirekten Messung von
Windgeschwindigkeiten in größeren Höhen) und die Auflösung dieser Wolken durch Niederschlag
oder Verdunstung. Diese Beobachtungsgrößen entsprechen also dem Output (bzw.
einem Teil-Output) eines Wolkenmodells: sie zeigen uns Wolkenbildung und -auflösung und
den Transport von Hydrometeoren und darin enthaltenen atmosphärischen Bestandteilen an.
§ 545 Ein Output-Parameter, der in diesen Beobachtungen noch nicht enthalten ist, ist der
Niederschlag. Will man diesen nicht auf der Basis des Netzes von Beobachtungsstationen
bestimmen (z.B. um eine feinere räumliche Auflösung zu erhalten, um auch sehr lokale Niederschlagsgebiete
zu erfassen, oder mit dem Ziel der besseren Erfassung auch ausgedehnter
(Wasser-)Flächen ohne dichtes Netz an Beobachtungsstationen), so bieten sich auch hier
Möglichkeiten der Fernerkundung an: zum einen die Verwendung von Wetterradar, zum anderen
die Verwendung von Satellitenbeobachtungen im Mikrowellenbereich.
§ 546 Auch die Input-Parameter lassen sich größtenteils mit Hilfe von Satelliteninstrumenten
bestimmen. Dazu werden Kombinationen einer Vielzahl von Imaging und Sounding Instrumenten
benötigt, die in verschiedenen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums messen.
Als Beispiel für die Komplexität der Fragestellungen aber auch für die Möglichkeiten der Untersuchung,
die sich durch eine geschickte Kombination von Instrumenten ergeben können, sei
hier nur der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre erwähnt. Die Strahlung im 6.7 µm Band ist
stark durch die Absorption durch Wasserdampf und die Temperaturverteilung in der Atmosphäre
bestimmt. Um daraus die Wasserdampfverteilung zu bestimmen, muss also gleichzeitig
eine Temperaturverteilung bestimmt werden, z.B. durch einen Radiosondenaufstieg oder ein
entsprechendes Sounding Instrument.
§ 547 Weiter oben hatten wir Aerosole und Spurengase als weitere Input-Parameter kennen
gelernt. Deren Vertikalprofile lassen sich ebenfalls mit Sounding Instrumenten bestimmen.
Schwieriger dagegen wird es wieder bei der Bestimmung von mittleren Tröpfchengrößen in
c○ M.-B. Kallenrode 2. Juli 2008