Meteo-marine Parameter aus Radarsatellitendaten

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1 SAR Maritime Applications Maritime Security and Safety Lab Forschungsstelle Maritime Sicherheit DLR BF IMF OP DLR Bremen Flughafen, Institut für Methodik der Fernerkundung, Oberpfaffenhofen Susanne Lehner, Andrey Pleskachevsky Meteo-marine Parameter aus Radarsatellitendaten 1. Einführung 2. Wind über offshore Windparks 3. Seegang und Brandung 4. Extrem hoher Seegang

2 1 aus Einführung: Wind und Seegang Satelliten Radarbilder

3 Folie 3 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum Maritime Security and Safety Lab Forschungsstelle Maritime Sicherheit seit DLR BF IMF OP DLR Bremen Flughafen, Institut für Methodik der Fernerkundung, Oberpfaffenhofen Bremen Forschungsstelle Maritime Sicherheit

4 Folie 4 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum Satellites: X-band SAR (synthetic aperture radar) TerraSAR-X and TanDEM-X

5 Satellites: X-band SAR (synthetic aperture radar) TerraSAR-X und TanDEM-X. Wide ScanSAR: 35m resolution Flughöhe: 514km StripMap: 3m resolution 35m Auflösung Geschwindigkeit: 7km/s, 15 Orbit/Tag, Wiederholung 11 Tage Sensor: X-band SAR, Wellenlänge 31mm Radarsignal durchdring die Wolken - Sonnenbeleuchtung spielt keine Rolle 16m Auflösung 3m Auflösung m Auflösung 10km SpotLight 10km Stripmap 30km ScanSAR 100km Wide ScanSAR 250km

6 Zeitserie AIS Tracks über TerraSAR-X Stripmap in der Deutschen Bucht Schiffe Polizei Cargo Fischer Lotze Windpark Tanker

7 Neuentwicklungen: Wind und Seegang aus TerraSAR-X Produkten TerraSAR-X WIND Neue nichtlineare Geophysikalische ModellFunktion XMOD-2 TerraSAR-X StripMap Image Streaks 2D-FFT, ), Interpolation SAR Image Kalibration Windrichtung NRCS Einfallswinkel GMF Windfeld Kieler Bucht SEEGANG Neue empirischer Algorithmus XWAVE-2 Synergie Sub-Szene Seegang

8 Folie 8 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum Wind und Seegang aus TerraSAR-X Produkten TerraSAR-X 1 Stripmap 30km x 50km Deutsche Bucht U 10 = 7.4 m/s H s = 0.6 m Flug Langeoog Spiekeroog Wangerooge

9 2 XMOD-2 Wind über Nordsee und offshore Windparks PUBLICATIONS: Algorithm for sea surface wind retrieval from TerraSAR-X and TanDEM-X data (2013) Li, X.-M. and S. Lehner, Transactions on Geoscience and Remote Sensing Observation of TerraSAR-X for Studies on Offshore Wind Turbine Wake in Near and Far Fields (2013): Li, X.-M. and S. Lehner, IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN APPLIED EARTH OBSERVATIONS AND REMOTE SENSING, VOL. 6, NO. 3, JUNE 2013

10 Stripmap: Offshore Windpark ALPHA VENTUS Alpha Ventus Windpark TerraSAR-X Wind DWD Wind Wind Farm Alpha Ventus 15km ~20% TS-X Stripmap Bild (32km 41km) :18 UTC

11 Stripmap: Offshore Windpark ALPHA VENTUS 10km TerraSAR-X Strimap km

12 Stripmap: Offshore Windpark ALPHA VENTUS P1 P2 10km

13 ScanSAR: Sturm in der Nordsee am 23. Mai 2013 TS-X ScanSAR Image: 06:24 und 06:25 UTC DWD EWAM Modell : 06:00 UTC 06:24 UTC 06:25 UTC

14 Wide ScanSAR: Deutsche Bucht TerraSAR-X Wide ScanSAR :10 UTC

15 3 XWAVE-2 Seegang

16 Seegangparameters aus Hochaufgelösten TS-X SAR Images: XWAVE empirischer Algorithmus TS-X Stripmap sub-scene FFT sub-scene 1.5km x 1.5km Tuning: - Kollokierte Bojen Messungen - WaMoS-II (Wave Monitoring System), - Radaraltimeter Daten, - DWD wave hindcast model results Integration XWAVE-2 Function Parameters: H s, L p,t p Deutsche Bucht PUBLICATION: Coastal wave field extraction using TerraSAR-X data (2013) M. Bruck and S. Lehner, J. Appl.Remote Sens.,vol.7,no.1, pp ,

17 Folie 17 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum Integrated Sea State parameters from high resolution TS-X SAR images: XWAVE empirical algorithm German Bight buoy TS-X Stripmap :42 UTC Wellenhöhe

18 Folie 18 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum Seegang aus TerraSAR-X Produkte: Vergleich zu Messung und Modellergebnissen

19 4 in Extreme Ereignisse der Deutschen Bucht Publication: Storm Observations by Remote Sensing and Influences of Gustiness on Ocean Waves and on Generation of Rogue Waves (2012): Pleskachevsky, A., Lehner, S., and W. Rosenthal Ocean Dynamics, Sept. 2012, Volume 62, Issue 9, pp

20 Extreme Ereignisse in der Deutschen Bucht, Sturm Britta FiNO-1 Forschungsplattform Schaden in 16m über NN Sturm Britta am um ~04:00 UTC Eine Gruppe von drei Riesenwellen Alpha Ventus: Offshore Windpark in der Nordsee

21 Extreme Ereignisse in der Deutschen Bucht, Eine Videoaufnahme vom Helikopterdeck der FiNO-1 Plattform am

22 Extreme Ereignisse in der Deutschen Bucht, Sturm Britta Seegangvorhersage: Ergebnisse einer numerischen Simulation Sturm Britta FiNO-1 Forschungsplattform Maximale vorhergesagte signifikante Wellenhöhe um ~11m FiNO-1 Signifikante Wellenhöhe, m 03:00 UTC, WAM Modell, GKSS Alpha Ventus: Offshore Windpark in der Nordsee

23 Extreme Ereignisse in der Deutschen Bucht, Sturm Britta Simultan aufgenommen: Optisches und Radar Bilder (ENVISAT) während des Sturmes "Britta" Radar: Wind an der Oberfläche OPTIK: Wolkenstrukturen offene atmosphärische Zellen

24 Extreme Ereignisse in der Deutschen Bucht, Sturm Britta Simultan aufgenommen: Optisches und Radar Bilder (ENVISAT) während des Sturmes "Britta" Radar: Wind an der Oberfläche OPTIK: Wolkenstrukturen offene atmosphärische Zellen Einfluss der einzelnen Zelle auf die signifikante Wellenhöhe,m

25 Ausbreitung der Windböen beobachtet mit unterschiedlichen Satelliten SAR Aufnahmen ENVISAT am November 1, 2006 um 10:26 UTC und ERS-2 um 10:55:27 UTC (in ~30 Minuten) Böe 1 Böe 2 Böe 1 in 30min Böe 2 in 30min

26 Extreme Ereignisse in der Deutschen Bucht, Sturm Britta Die Parameter der beobachteten offenen Zellen wurden für Seegangsimulationen eingesetzt. Sturm Britta North Sea 3-D Wellenhöhe Differenz, m (mit-ohne Zellen) Standarte Vorhersage Hs~11m Lokale Erhöhung durch Zelleneinfluss Hs~16m ~20min ~3km

27 Processes observed Maritime Security and Safety Lab DLR BF (Bremen Flughafen) Wind Sea State Oil Ships Bathymetry by wave refraction Wave breaking Land-Water Line Surface Currents Ice and Icebergs