Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

230 KAPITEL 5. DIE ERWEITERTE PERSPEKTIVE: CAWSES
§ 751 Letzteres gilt für jede Art von Instrumententyp, egal ob er sich im Orbit befindet
oder auf dem Boden. Auch den Meteorologen ist das Problem der Instrumentenalterung und
damit verbunden die Schwierigkeiten, eine homogene Datenreihe zu erstellen, wohl bekannt;
[15] stellt dieses Problem recht gut dar.
Einschub: alternde Satelliteninstrumente
§ 752 Die Alterung von Satelliteninstrumenten hat vielfältige Ursachen. Zur Alterung trägt
auch die nicht gerade freundliche Umgebung bei. Die wesentlichen Einflussgrößen sind die
ionisierende Strahlung, d.h. die harte elektromagnetische Strahlung ebenso wie die energiereichen
Teilchen. Während erstere nur die Oberfläche von Raumfahrzeug und Detektor trifft,
kann letztere bis in den Detektor und die Elektronik-Box eindringen.
§ 753 Häufige Ionisation führt in vielen Detektoren zu einer Veränderung der Detektorempfindlichkeit
und damit des Ansprechvermögens. In der Folge werden weniger Photonen/Teilchen
nachgewiesen oder diesen wird eine zu geringe Energie zugewiesen. Diese Form
der Alterung lässt sich weder vermeiden noch korrigieren. Allerdings kann man, wenn möglich,
eine wohl definierte Quelle der mit Hilfe des Detektors nachzuweisenden Strahlung mitnehmen
und den Detektor von Zeit zu Zeit neu Kalibrieren: dazu überprüft man das Ansprechvermögen
des Detektors gegenüber diesem Standardstrahler.
§ 754 Ionisation in der Elektronik führt leicht zum Klappen eines Bits. Im Datenspeicher ist
dies nicht relevant – das ist zwar ein fehlerhafter Datenpunkt, aber Messfehler kommen vor.
Wesentlich problematischer ist das Umklappen eines Bits in einem Programmspeicher – dies
kann zu einer permanenten Fehlfunktion führen. Daher sind moderne Satelliteninstrumente
so ausgelegt, dass man ihnen die Software neu aufspielen kann bzw. auch neuere Versionen
der Software auf den Satelliten bringen kann.
Die Albedo
§ 755 Die Albedo ist der von der Erde reflektierte Anteil der einfallenden solaren Einstrahlung.
Die Reflektion erfolgt an Wolken, in der Atmosphäre oder an der Erdoberfläche. Die
Reflektion hängt zwar von der Wellenlänge des Lichts ab, ändert diese aber nicht. Daher
umfasst der reflektierte Anteil der solaren Einstrahlung den gleichen Frequenzbereich wie die
einfallende Strahlung.
§ 756 Die Albedo als das Verhältnis von reflektierter zu einfallender Strahlung lässt sich
daher mit zwei Bolometern bestimmen: das eine blickt nach oben, das andere nach unten.
§ 757 Dabei ergibt sich jedoch ein Problem: wenn beide Bolometer das vollständige solare
Spektrum abdecken, misst das nach unten blickende Bolometer auch die vom System
Erde/Atmosphäre emittierte IR Strahlung, siehe $ 758. Dieses Problem lässt sich auf zwei
Weisen lösen:
• Reduktion des Wellenlängenbereichs derart, dass die terrestrische Ausstrahlung nicht mit
gemessen wird. Dann geht zwar auch ein Teil des solaren Spektrums verloren, dieses ist
jedoch nur sehr klein.
• separate Messung der terrestrischen Ausstrahlung und Abzug derselben vom gesamten
nach oben gerichteten Strahlungsstrom. Damit macht man den gleichen Fehler, da die
terrestrische Ausstrahlung natürlich auch den Anteil der reflektiereten solaren Strahlung
enthält.
Terrestrischer Ausstrahlung
§ 758 Die Erde ist in erster Näherung ein schwarzer Körper mit einer Temperatur von ca.
250 K, entsprechend einer Wellenlänge im Maximum der Planck’schen Kurve von ca. 12 µm.
Der von der Erde emittierte Strahlungsstrom hat daher sein Maximum bei deutlich größeren
2. Juli 2008 c○ M.-B. Kallenrode