Bei der passiven Satellitenfernerkundung nutzt man die in der Atmosphäre oder an der Oberfläche der Erde gestreute bzw. reflektierte Sonnenstrahlung oder die vom Boden oder der Atmosphäre emittierte thermische Strahlung, um Eigenschaften des Bodens oder der Atmosphäre abzuleiten. Am Institut für Physik der Atmosphäre beschäftigen wir uns vor allem mit der Fernerkundung von Wasser- und Eiswolken sowie von Kondensstreifen. Wolken sind in Satellitenbeobachtungen daran zu erkennen, dass sie üblicherweise mehr Strahlung reflektieren als der Boden und daher heller erscheinen. Die Abbildung zeigt eine Aufnahme von ERS-2/ATSR-2 am 23. März 2003 westlich von Chile. Im sichtbaren bzw. nah-infraroten Kanal (0.87 Mikrometer, oben) erkennt man deutlich die typischen Strukturen mariner Stratocumulusbewölkung. Im thermischen Infrarotbereich sind Wolken praktisch "undurchsichtig" und zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Helligkeitstemperatur geringer ist als die des Bodens. Im unteren Bild (thermisch, 10.8 Mikrometer) fallen daher vor allem die hohen kalten Cirruswolken im linken oberen Bereich auf, die im sichtbaren Kanal wegen ihrer geringen optischen Dicke nahezu unsichtbar sind. Durch geschickte Kombination verschiedener Spektralkanäle lassen sich Wolken mit hoher Sicherheit erkennen. Darüberhinaus kann man durch Vergleich der gemessenen Reflektivitäten und Helligkeitstemperaturen mit Strahlungstransportrechnungen optische und mikrophysikalische Eigenschaften der erkannten Wolken bestimmen, unter anderem optische Dicke, Flüssig- bzw. Eiswassergehalt, sowie effektive Tröpfchen- bzw. Partikelgrössen.
Unsere Hauptwerkzeuge zur Fernerkundung sind:
Unsere aktuellen Untersuchungen konzentrieren sich auf die Entwicklung neuer Wolkenfernerkundungsverfahren für Meteosat Second Generation (MSG/SEVIRI) und ENVISAT/AATSR.