Die Abteilung Atmosphärenprozessoren befasst sich mit der Ableitung geophysikalischer Atmosphärenparameter aus Fernerkundungsdaten. Hierbei handelt es sich vornehmlich um Daten satellitengetragener Instrumente. Die Anwendung auf Daten anderer Fernerkundungssensoren ist ebenfalls möglich. An geophysikalischen Parametern interessieren vor allem Spurengaskonzentrationen, Wolken- und Aerosoleigenschaften, aber auch Druck und Temperatur. Zukünftige Sensoren erlauben außerdem die Gewinnung von Windparametern.
Unsere Expertise zur Analyse atmosphärischer Fernerkundungsdaten erstreckt sich auf die gesamte Kette von den Satelliten-Rohdaten (Level 0) über deren Kalibrierung (Level 1) bis zu den abgeleiteten Atmosphärenparametern (Level 2). Das Retrieval, d.h. die Bestimmung der Atmosphäreneigenschaften, setzt ein hohes Maß an Kenntnissen in den Bereichen Strahlungstransport und Inversion sowie Streuung 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 Arbeiten kommen entweder im Bereich der Absorptions- oder der Emissionsspektroskopie zum Einsatz. Erstere umfasst den Wellenlängenbereich vom Ultraviolet über das Sichtbare bis hin zum kurzwelligen Infrarot, während sich die Emissionsspektroskopie im Infraroten abspielt.
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. Durch die Kalibrierung werden instrumentenbedingte Artefakte korrigiert, damit die gemessenen Spektren soweit wie möglich den tatsächlich von der Erde gestreuten und reflektierten bzw. emittierten entsprechen. Hierzu ist detailliertes Know-how zum Aufbau und zur Funktionsweise satellitengetragener Atmosphäreninstrumente nötig. Im Falle von SCIAMACHY auf ENVISAT wird dieses Wissen auch genutzt, um den Betrieb des Instruments über die gesamte Missionsdauer zu gewährleisten.
Um im Bodensegment einer Fernerkundungsmission kontinuierlich Atmosphärenprodukte aus Fernerkundungsdaten erzeugen zu können, müssen die ausgewählten Retrievalverfahren in möglichst schnellen Algorithmen codiert werden, die dann zusammen mit Steuer- und Kontrollsoftware den operationellen Prozessor bilden. Wir betreiben deshalb Algorithmen- und Prozessorenentwicklung nach Vorgaben des Missionsbetreibers und der Nutzer, und wir betreuen die im Bodensegment installierten operationellen Prozessoren hinsichtlich ihrer wissenschaftlich-technischen Inhalte.
Die Organisationseinheit Atmosphärenprozessoren kooperiert mit nationalen und internationalen Einrichtungen aus den Bereichen der Atmosphärenfernerkundung und der Klimaüberwachung. Ihre Mitarbeiter sind in zahlreichen Projekten und Vorhaben integriert, deren Ergebnisse wesentlich zum Verständnis der Atmosphäre im System Erde beitragen.