Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

1.2. ZIELE DER ERDFERNERKUNDUNG 15
1.2 Ziele der Erdfernerkundung
§ 29 Nachdem der Mensch nun über Jahrzehnte versucht hat, seine Kameras in immer
größeren Höhen zu betreiben, welche Ziele hat er sich davon versprochen und was hat er
damit erreicht? Die ersten Ideen hatten sicherlich etwas mit Entdeckergeist zu tun: man wollte
sich einen Überblick verschaffen, einen anderen Blickwinkel bekannten Dingen gegenüber
finden. Heutzutage ist die Erdfernerkundung wesentlich zielgerichteter; insbesondere sind die
Fragen, die an die Satellitendaten gestellt werden bzw. die zur Entwicklung neuer Instrumenttypem
führen, wesentlich spezieller. Die folgende Auflistung gibt einen unvollständigen
Überblick über die Bereiche der Erderkundung, in denen die Verwendung von remote sensing
Instrumenten üblich ist.
• Archäologie und Anthropologie
• Kartographie
• Klimatologie: atmosphärische Spurengase, Albedo von Oberflächen und Wolken, Desertifikation,
Transmission von Wolken
• Küsten: Erosion, Anlagerung, Meerestiefen, Abwassersysteme, thermische und chemische
Verschmutzung, Algenblüte (Bioproduktivität)
• Landnutzung: Verstädterung, Landnutzung in städtischen Bereichen, agrikulturelle Landnutzung,
Ernteüberwachung, Bodenfeuchte und Evapotranspiration, Waldüberwachung
und -nutzung, saurer Regen, Waldschäden, ungenutzte Flächen, Versalzung, Bioproduktivität
• Meteorologie: Wettervorhersage, Wettersysteme, Wolkenklassifikation, Sounding für Atmosphärenprofile
• Naturkatastrophen: Fluten, Erdbeden, Vulkane, Waldbrände, Landrutsche, unterirdische
Kohlefeuer, Hurricanes
• Ozeanographie: Oberflächentemperaturen, Geoid, Topographie des Meeresbodens, Wind,
Wellen, Strömungen, Zirkulationssysteme, See-Eis, Ölverschmutzung
• Wassermanagement: Oberflächenwasser, Verschmutzung, Grundwasser, Schnee und Eis,
Gletscher(rückgang), Abschmelzen von Eismassen
§ 30 Für einige dieser Bereiche ist der Nutzen der Erdfernerkundung sofort offensichtlich:
in der Kartographie bedarf es keiner näheren Erläuterung (und Google Earth hat immer ein
gutes Beispiel – wenn auch manchmal vom Flieger). In der Meteorologie haben wir uns an
die Verwendung von Satellitendaten für die tägliche Wettervorhersage gewöhnt. Für Instrumente,
die in der Qzeanographie zur Bestimmung des Geoids, der Meeresbodentopographie
sowie der Windgeschwindigkeiten, Wellen und Strömungen dienen, müssen wir schon etwas
trickreichere Instrumente als eine einfache (Video-)Kamera verwenden; wir werden für diese
Zwecke verwendbare aktive Mikrowelleninstrumente in Abschn. 3.4.1 kennen lernen. Auch
für die Messung atmosphärischer Spurengase oder von Vertikalprofilen atmosphärischer Eigenschaften
ist eine Kamera nicht hilfreich – Limb Sounder und ähnliche Instrumente werden
wir in Abschn. 3.5 kennen lernen.
§ 31 Noch weniger offensichtlich sind dagegen andere Anwendungen. Wie und mit welchen
Instrumenten soll man z.B. Archäologie von einem Satelliten aus betreiben? Wie kann man
Wasserreservoirs unter der Erdoberfläche erkennen? Hierzu benötigt man entweder indirekte
Verfahren (wie beeinflussen überwucherte Ruinen die Eigenschaften der auf ihnen wachsenden
Pflanzen, so dass man diese identifizieren kann), oder man kann mit Hilfe von Mikrowellen
oder thermischem Infrarot einen Blick unter die Oberfläche werfen. Einige dieser Anwendungsbeispiele
werden im Skript näher erläutert.
§ 32 Für mich liegt gerade in diesen indirekten Methoden der Reiz, diese Vorlesung weiterhin
im Rahmen des normalen Physikstudiums anzubieten: es ist die Frage, wie sich mit
eingeschränkten Messsystemen (nur reflektierte und emittierte elektromagnetische Strahlung)
möglichst viel Information aus einem komplexen natürlichen System heraus kitzeln lässt.
c○ M.-B. Kallenrode 2. Juli 2008