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Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

Algorithmen, Prozessierungssystem und erste Ergebnisse

66 4.2

66 4.2 Atmosphärensondierung mit CHAMP 4 CHAMP-Mission Im Rahmen des CHAMP-Okkultationsexperiments werden täglich ca. 230 Vertikalprofile atmosphärischer Parameter im Höhenbereich von 0 bis 50 km abgeleitet [Wickert et al., 2001b; 2002b]. Durch die einzigartige Kombination von globaler Abdeckung, hoher vertikaler Auflösung, Langzeitstabilität und Bewölkungsunabhängigkeit verfügen diese Messungen über ein hohes Potential zur Verbesserung der Wettervorhersage und für Klimastudien [Kursinski et al., 1997]. Bereits für das GPS/MET-Experiment (Kap. 2.3) konnte gezeigt werden, dass GPS-Okkultationsdaten die Genauigkeit von globalen und regionalen Analysen und der Wettervorhersage signifikant verbessern können [Kuo et al., 2000]. Die hohe Messgenauigkeit (Kap. 3.3.7) und vertikale Auflösung (Kap. 3.3.9) in der Tropopausenregion gestatten die detaillierte Untersuchung vertikaler Temperaturgradienten, die Informationen über die Änderung des globalen Strahlungshaushalts in den nächsten Dekaden und somit über Klimaänderungen liefern können [Steiner et al., 2001]. Parallel zum GPS-Okkultationsexperiment in der neutralen Atmosphäre werden Okkultationsmessungen zur Sondierung der Ionosphäre durchgeführt, bei dem u.a. Vertikalprofile der Elektronendichte von ca. 80 km Höhe über dem Erdboden bis zur Orbithöhe des CHAMP-Satelliten abgeleitet werden (Abb. 4.1). Das Experiment, das Bestandteil des HGF-Strategiefondsprojekts GASP [Reigber, 1998c] ist, begann im April 2001. Hauptziele sind: Globales Monitoring der Ionosphäre mit Anwendungen zur Erfassung des Weltraumwetters (engl. „Space Weather“), Test und Validierung von globalen Ionosphärenmodellen sowie die Entwicklung von Techniken zur Datenassimilation in Ionosphärenmodelle [Heise et al., 2002; Jakowski et al., 2002]. Abb. 4.1: Links: Aus CHAMP-Radiookkultationsmessungen vom 27. April 2001 abgeleitetes vertikales Profil der Elektronendichte (rot) in der Nähe der Ionosondenstation Juliusruh (54,6°Nord; 13,4°Ost), deren Profildaten zum Vergleich eingezeichnet sind. Rechts: Der aus dem abgeleiteten Profil durch vertikale Integration bestimmbare Elektroneninhalt (TEC) ist mit 55·10 16 m -2 etwas größer als der aus bodengestützten GPS- Messungen berechnete TEC (48·10 16 m -2 ) (aus [Jakowski et al., 2002]).

4.3 Satellit und wissenschaftliche Instrumente 67 4.3 Satellit und wissenschaftliche Instrumente Detaillierte Beschreibungen des CHAMP-Satelliten und der wissenschaftlichen Geräte an Bord finden sich bei Reigber [2001a,b]. Hier erfolgt nur eine Kurzeinführung und die Charakterisierung der für das Radiookkultationsexperiment relevanten Geräte. 4.3.1 CHAMP-Satellit Der Satellitenkörper ist 4,3 m lang, 0,75 m hoch und hat einen trapezförmigen Querschnitt. Die Unterseite des Trapezes ist 1,6 m breit, die Oberseite 0,3 m. Die Gesamtmasse beträgt 525 kg. In Flugrichtung am Körper des Satelliten befestigt ist der knapp 4 m lange und ca. 20 kg schwere Ausleger („Boom“), der die Instrumentierung für die Magnetfeldstudien trägt. Abb. 4.2 zeigt die Vorderansicht des Satelliten. Abb. 4.2: Vorderansicht des CHAMP-Satelliten mit Bezeichnung der Messinstrumente. 4.3.2 Wissenschaftliche Instrumente An Bord des Satelliten befinden sich folgende wissenschaftliche Geräte (siehe auch Abb. 4.2): Elektrostatisches STAR-Akzelerometer (Space Triaxial Accelerometer for Research applications), GPS-Empfänger TRSR-2, Laserreflektor, Fluxgate- und Overhauser-Magnetometer, Sternsensoren und ein digitales Ionendriftmeter mit einer Langmuirsonde. Alle Geräte werden detailliert durch Reigber [2001a,b] beschrieben. GPS-Empfänger TRSR-2 Der TRSR-2 („BlackJack“) ist das Nachfolgemodell des TRSR-1, der z.B. bei den Satellitenmissionen GPS/MET (Kap. 2.3), SUNSAT [Mostert und Koekemoer, 1997] oder ∅rsted [z.B. Escudero et al., 2001] eingesetzt wurde. Das „BlackJack“-Nachfolgemodell TRSR-3 wird bereits bei der argentinisch-US-amerikanischen Mission SAC-C [SAC-C, 2001] eingesetzt und ermöglicht zusätzlich auch die Aufzeichnung von sogenannten "aufgehenden" oder Vorwärtsokkultationen. Der GPS-Empfänger besitzt in der CHAMP-Mission eine zentrale Rolle, die weit über den Empfang von GPS-Okkultationssignalen hinausgeht. Zusammen mit dem STAR-Akzele-

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