Abteilung Spektroskopie der Atmosphäre

Unsere Expertise zur Analyse atmosphärischer Fernerkundungsdaten erstreckt sich auf die gesamte Kette von den Satelliten-Rohdaten (Level 0) über deren Kalibrierung (Level 1) und abgeleiteten Atmosphärenparametern (Level 2) bis hin zu Klimadatenreihen (Level 3). Das Retrieval, d.h. die Bestimmung der Atmosphäreneigenschaften, setzt ein hohes Maß an Kenntnissen in den Bereichen Strahlungstransfer, Inversion und Spektroskopie voraus. Hierzu wird in unserer Organisationseinheit Grundlagenforschung mit dem Ziel durchgeführt, Verfahren und Methoden zu entwickeln, die sowohl die hochgenaue Ableitung bekannter atmosphärischer Zustandsgrößen als auch die Erweiterung auf bisher in Fernerkundungsdaten unzugängliche Parameter erlauben. Diese Arbeit ist sowohl für die Absorptions- als auch für die Emissionsspektroskopie relevant. Erstere umfasst den Wellenlängenbereich vom Ultraviolett über das Sichtbare bis hin zum kurzwelligen Infrarot, während letztere den Infrarotbereich abdeckt.

Die Qualität der abgeleiteten Parameter hängt nicht nur von den Fähigkeiten der Retrievalverfahren ab, sondern ebenso von der Güte der Ausgangsdaten, d.h. der kalibrierten Spektren. Wir befassen uns deshalb auch intensiv mit der Kalibrierung der Rohdaten um sicherzustellen, dass die erforderliche Genauigkeit im Retrieval eingehalten werden kann. Ebenso die Erstellung von Klimadatenreihen durch die Homogenisierung von Messungen verschiedener Satelliten über mehrere Jahrzehnte hinweg erfordert detaillierte Kenntnisse der zugrunde liegenden Instrumente und Retrieval-Algorithmen.

Um im Bodensegment einer Fernerkundungsmission kontinuierlich Atmosphärenprodukte aus Fernerkundungsdaten erzeugen zu können, müssen die ausgewählten Retrievalverfahren als Algorithmen implementiert und in robuste Softwaresysteme, sogenannte operationelle Prozessoren, integriert werden. Wir betreiben deshalb Algorithmen- und Prozessorenentwicklung nach Vorgaben des Missionsbetreibers und der Nutzer, und unsere Abteilung ist für den wissenschaftlichen und technischen Inhalt der im Bodensegment installierten operativen Prozessoren verantwortlich.

Die Abteilung Atmosphärische Spektroskopie beteiligt sich aktiv an gemeinsamen Forschungsprojekten mit führenden nationalen und internationalen Institutionen, die an der Spitze der atmosphärischen Fernerkundung und Klimamonitoring stehen. Unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind unverzichtbare Mitglieder zahlreicher laufender und geplanter Satellitenmissionen sowie bedeutender wissenschaftlicher Initiativen. Diese enge internationale Zusammenarbeit unterstreicht unser Engagement für wissenschaftliche Exzellenz und globale Umweltverantwortung.

Seit 2010 trägt unsere Abteilung aktiv zum wissenschaftlichen Sachstandsbericht der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) und des Umweltprogramms der Vereinten Nationen (UNEP) zum Zustand der Ozonschicht bei, der alle vier Jahre veröffentlicht wird. Seit 2014 liefern wir zudem jährlich Beiträge zum „State of the Climate“-Bericht, der im „Bulletin of the American Meteorological Society“ (BAMS) erscheint. Zudem wurden unsere Daten in den sechsten Sachstandsbericht des Weltklimarats (IPCC), der 2021 veröffentlicht wurde, integriert.