Atmosphärische Fernerkundung. 3. Fernerkundungsmessungen vom Boden, Flugzeugen, Ballons und Satelliten

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1 Atmosphärische Fernerkundung 3. Fernerkundungsmessungen vom Boden, Flugzeugen, Ballons und Satelliten

2 Grundlagen der atmosphärischen Fernerkundung Messung elektromagnetischer Wellen, die Teile der Atmosphäre durchquert haben. Elektromagnetische Wellen wechselwirken mit verschiedenen Komponenten der Atmosphäre. Passive Fernerkundung: Messung elektromagnetischer Strahlung aus natürlichen Quellen (z.b. Sonne, thermische Strahlung). Aktive Fernerkundung: Messung elektromagnetischer Strahlung aus künstlichen Quellen (z.b. Laser, Radar, GPS).

3 Satellitenumlaufbahnen LEO: Low Earth Orbit km MEO: Medium Earth Orbit km SSO: Sun Synchronous Orbit GTO: Geostationary Transfer Orbit GEO: Geostationary Orbit (35768 km) 1: Standard-Orbit mit Inklination i<90 2: retrograder Orbit mit i>90 3: polarer Orbit 4: Äquatorialer Orbit (z.b. geostationär) MIR: 51,6 Inklination Nimbus-7: 99,1 Inklination

4 Satelliten-Beobachtungsgeometrien Nadir-Messung gute horizontale Auflösung schlechte vertikale Auflösung Kurzer Lichtweg Okkultations-Messung schlechte horizontale Auflösung sehr gute vertikale Auflösung bekannte Lichtquelle langer Lichtweg Limb-Messung schlechte horizontale Auflösung gute vertikale Auflösung langer Lichtweg

5 Satellitenstart Odin kleiner schwedischer Satellit zur Beobachtung von Atmosphäre und Weltraum (Limb-Sounder) Gestartet am mit Hilfe einer ehemaligen russischen SS-25 ICBM

6 Bodenmessungen

7 Entdeckung des Ozonlochs NATURE Vol May 2010

8 Dicke der Ozonschicht: Dobson-Units Dobson-Unit: 1 DU/0.01 mm der Gesamtsäule (0 C, 1013 hpa) Atmosphäre: Gesamtsäule ca. 8 km Ozonschicht: Gesamtsäule ca. 3 mm

9 Dobson Spectrophotometer (~1925) G. M. B. Dobson ( ) ozoneconference/dobson1939.jpg Dobson war ein Pionier der Ozonforschung Er baute die ersten Messgeräte, mit denen Ozon direkt (photoelektrisch gemessen werden konnte Er entwickelte die korrekte Theorie für den Temperaturverlauf in der Stratosphäre Auch heute sind weltweit noch ca. 100 seiner Geräte im Einsatz

10 Syowa/Showa Station, Antarctica

11 Shigeru Chubachi Meteorological Research Institute, Japan Berichtete bereits 1984 auf einer Konferenz (QO3S) von starkem Ozonabbau im antarktischen Frühjahr 1982/83 über der japanischen Antarktis-Station Syowa.

12 Halley Research Station, Antarctica

13 Joseph Farman, Brian Gardiner & Jonathan Shanklin British Antarctic Survey Veröffentlichten 1985 ihre Beobachtungen der Ozonschicht von über der britischen Antarktis-Station Halley.

14 Nature 315, (16. Mai 1985)

15 TOMS auf Nimbus-7 NASA Das Total Ozon Mapping Spectrometer (TOMS) der NASA beobachtete die Ozonschicht der Erde von November 1978 bis Mai 1993 (!). Das Ozonloch wurde in den Daten aber erst sichtbar, nachdem man sie 1985/86 neu analysiert hatte.

16 Satellitenbeobachtungen

17 Nobelpreis für Chemie 1995 Paul J. Crutzen Mario J. Molina F. Sherwood Rowland Crutzen, Molina und Rowland erhielten 1995 den Nobelpreis für Chemie für ihre Arbeiten zu Ozonbildung und -abbau in der Stratosphäre. Insbesondere konnten sie den schnellen Ozonabbau über der Antarktis durch chemische Reaktionen an der Oberfläche von Wolkenteilchen erklären. Quelle:

18 Erklärung der Ozonchemie Ozonbildung UV-Absorption und Ozonabbau Chlorchemie Ozonabbau Heterogene Chemie Quelle: http: svs.gsfc.nasa.gov goto?808

19 Ballonmessungen FE-Instrumente auf Ballonplattformen Messung oberhalb der durch Wasserdampf stark absorbierenden Troposphäre (20-30 km) MIPAS/TELIS KIT/DLR/RAL HO2, ClO, BrO, HCl, CO, O3, H216O, HDO, H218O, H217O und HOCl. Lange Wege durch die Atmosphäre möglich Detektion von Spurengasen sehr geringer Konzentration Gute Höhenauflösung durch Messgeometrie

20 Flugzeugmessungen AMSOS: Mikrowellenmessungen von stratosphärischem Wasserdampf bei 183 GHz 8 Flugkampagnen von : Nordpol-Äquator Schweiz-Australien