Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

182 KAPITEL 3. SATELLITENINSTRUMENTE
Abbildung 3.94: Spektrales Reflektionsvermögen
von Seewasser
und einer dünnen Ölschicht [209]
erkennen. Im Falle eines Ölunfalls, d.h. des Austritts größerer Mengen Öls, kommt es nicht
zur Bildung dünner Filme, vielmehr ist der der größte Teil der betroffenen Fläche von einer
dicken, breiigen Ölschicht bedeckt, die bräunlich bis schwarz aussieht. In diesem Bereich
ist die größte Menge des Öls konzentriert. Insbesondere diese dicken Schichten gilt es zu
entdecken.
§ 605 Relativ dünne Schichten lassen sich im UV-Licht als helle Bereiche erkennen, da das
Reflektionsvermögen einer dünnen Ölschicht für UV-Strahlung wesentlich höher ist als für
Wasser (siehe Abb. 3.94). In diesem Bereich ist der Unterschied des spektralen Reflektionsvermögens
von Öl und Wasser am größten, d.h. im UV-Bereich sollten die Instrumente am
leichtetsten in der Lage sein, einen Ölfilm nachzuweisen. Allerdings wird die UV-Strahlung
in der Atmosphäre stark gestreut und absorbiert, so dass eine Einsatz derartiger Instrumente
auf Satelliten nicht sinnvoll ist. Mit einem in einer Höhe unterhalb 1 000 m fliegenden Flugzeug
dagegen lassen sich im UV-Licht noch Ölfilme von einer Dicke von 0.15 mm erkennen.
Allerdings haben auch Gischt und einige Algen sehr helle Signaturen im UV-Bereich, so dass
hier andere Spektralbereiche ebenfalls überprüft werden sollten, um eine Verwechslungsgefahr
zu vermeiden.
§ 606 Im sichtbaren Bereich lassen sich zwei Effekte zur Entdeckung eines Ölfilms verwenden,
zum einen das spektrale Reflektionsvermögen wie in Abb. 3.94 dargestellt, zum anderen
die Eigenschaft des Ölfilmes, kleine Wellen zu dämpfen, wodurch die Wasseroberfläche ruhiger
wird. Diese ruhigen Wasserflächen reflektieren jedoch weniger Licht, so dass sie sich
gegenüber dem sauberen umgebenden Wasser dunkel abzeichnen. Auf diese Weise lässt sich
der Ölfilm vom Satelliten aus dann weniger direkt (d.h. über das veränderte spektrale Reflektionsvermögen)
als vielmehr indirekt, nämlich über seine Auswirkungen auf die Feinstruktur
der Wasseroberfläche, beschreiben. Mit Radar lassen sich derartige Bereiche ruhigeren Wassers
natürlich auch nachweisen. Dieser indirekte Nachweis hat den Vorteil, dass er selbst bei
dicken Ölschichten noch funktioniert.
§ 607 Auch im thermischen Infrarot lassen sich Ölfilme erkennen. Das erscheint auf den
ersten Blick eher überraschend, da ja das Öl die gleiche Temperatur haben sollte wie das
Wasser, auf dem es schwimmt. Diese Betrachtung ist auch korrekt, zumindest dann, wenn
man den Ölfilm durch Temperaturmessung mit einem Thermometer nachweisen wollte. Allerdings
hängt die abgegebene Strahlung nicht nur von der Temperatur des Körpers ab, sondern
auch von seinem Emissionsvermögen, siehe (3.6). Das Emissionsvermögen von reinem Wasser
beträgt 0.993. Befindet sich ein dünner Ölfilm auf dem Wasser, so beträgt das Emissionsvermögen
nur noch 0.972, d.h. es wird insgesamt weniger Strahlung emittiert. Bestimmt man
die Strahlungs- oder Effektivtemperatur gemäß (3.7), so erhält man für das reine Wasser
eine höhere Strahlungstemperatur als für den Ölfilm. Betrachten wir ein Beispiel: bei einer
2. Juli 2008 c○ M.-B. Kallenrode