Küstenveränderung DonaudeltaÖlpestEntwaldung Bardia-NationalparkKongobeckenKameng-SonitpurKilimanjaroRondoniaShillong und GuwahatiEis Antarctica 2003Gletscher und KlimawandelRückzug der Gletscher in den AlpenGletscherbewegungGletscherüber
wachung im HimalayaFernerkundung von Eis und SchneeUntersuchung von Gletschern mit RadaraufnahmenUrbanisierung CordobaKairoKathmanduHimalayaKathmandu-TalLagosVegetation Annapurna-NaturschutzgebietVerschollen in den AndenNgorongoro-NaturschutzgebietNigerbinnendeltaVegetation in Südamerika
|  | | | | | | Radar
Radar ist die gebräuchliche Abkürzung für RAdio Detection And Ranging (englisch für Funkortung und Abstandsmessung). Als Signal für die Messungen kommt dabei die Mikrowellenstrahlung mit Wellenlängen im mm-, cm- und dm-Bereich zum Einsatz. Mit dieser Technik werden Entfernungen (d. h. Abstände) zwischen dem Sensor und dem Ziel gemessen.
Die zwei wichtigsten Radartechniken, die zur Überwachung von Gletschern eingesetzt werden, sind Radar-Höhenmessung und Synthetic Aperture Radar (SAR). Bei beiden Methoden wird ein Radarsignal von einem Sensor ausgesendet, das empfangene Rücksignal aufgezeichnet und dessen Laufzeit zur Erde und zurück zum Sensor analysiert. Auch die Signalstärke und andere Signaleigenschaften werden analysiert.
Wie viel Mikrowellenenergie zum Sensor zurückgestrahlt (d. h. reflektiert) wird, ist von einer Reihe von Schnee- und Eismerkmalen abhängig. Die wichtigsten Oberflächen- und Materialeigenschaften, die sich auf die Rückstrahlung (genauer Rückstreuung) von Mikrowellen auswirken, sind:
- Rauheit der Oberfläche,
- Feuchtigkeit oder Nässe von Schnee und Eis,
- Struktur (unter der Oberfläche) von Schnee und Eis, z. B. Wasser oder Eislinsen im Schnee.
In Abhängigkeit von diesen Faktoren können Schnee und Eis in Radaraufnahmen sehr unterschiedlich aussehen.
- Im feuchten Zustand werden Schnee und Eis von Mikrowellen wesentlich an der Oberfläche reflektiert. Der tatsächliche Umfang der Reflexion (und zusätzliche möglichen Absorption) ist u. a. von der Radarwellenlänge, und der Rauheit der Oberfläche abhängig. Eine schmelzender Schneeoberfläche ist oft glatt und erscheint im schräggerichteten Radar dunkel, weil die Mikrowelle zum grossen Teil weggestreut wird. Demgegenüber erscheint nasser Schnee im senkrechtgerichteten Altimeter hell.
- Trockener Schnee erscheint oft hell, da die Mikrowellen in die Schneemasse eindringen, wo sie von vielen, winzigen Eiskristallen und Eislinsen reflektiert werden.
- Radarwellen durchdringen kalten, trockenen Schnee, der dadurch nahezu unsichtbar für den Radarsensor ist. Die erfasste Rückstrahlung stammt normalerweise vom Material unterhalb des trockenen Schnees, z. B. von Gletschereis oder dem Grundgestein.
- Raues und nasses Eis, zum Beispiel im Bereich um Spalten, oder rauer, nasser Schnee strahlen viel Mikrowellenenergie zum Sensor zurück und erscheinen in Radaraufnahmen folglich oft hell.
Gletscherabschnitt eines Envisat ASAR-Bildes (Advanced SAR) vom 13. Juni 2006, nahe Kronebreen, Spitzbergen
Dieser Abschnitt eines Envisat ASAR-Bildes wurde im Winter (29. Februar 2008) über Kronebreen, Spitzbergen, aufgenommen
| | Der helle Bereich in der Bildmitte sind Spalten der kalbenden Gletscherfront | |
Der Hauptvorteil der Radartechniken gegenüber optischen Methoden besteht in deren Einsatzfähigkeit sowohl bei Nacht als auch bei Bewölkung. Diese zwei Radareigenschaften sind sehr wichtig für häufig bewölkte Gebiete wie zum Beispiel zahlreiche Gletscherregionen sowie für Polargebiete, in denen während vieler Monate im Jahr aufgrund des Fehlens von Sonnenlicht vollkommene Dunkelheit herrscht (Polarnächte).
Envisat-ASAR-Radarbild von Kronebreen, aufgenommen am 13. Juni 2008
MODIS-Aufnahme desselben wolkenbedeckten Gebiets vom selben Tag und nahezu derselben Uhrzeit
Envisat-ASAR-Radarbild von Kronebreen, aufgenommen am 26. Februar 2008
MODIS-Aufnahme desselben Tags und ungefähr derselben Uhrzeit. Hier ist dasselbe Gebiet durch die sehr niedrig stehende Sonne bestrahlt.
Die folgenden Vergleiche zeigen ein optisches und ein Radarbild desselben Gebiets mit mehr Details.
Optisches Echtfarben-Satellitenbild von Brøggerhalvøya im norwegischen Spitzbergen
Envisat-ASAR-Aufnahme desselben Gebiets wie im vorherigen Bild. Die Aufnahme erfolgte am 13. Juni 2008
In dem mit dem ASAR-Instrument an Bord von Envisat aufgenommenen Bild erscheinen die unteren Gletscherbereiche aufgrund der durch die Eis- und Schneeschmelze nassen Oberfläche dunkel. Die oberen Teile der Gletscher scheinen noch nicht von der Schmelze betroffen zu sein, weshalb die Mikrowellen in die Schneedecke eindringen können und zum Sensor zurückgestrahlt werden (dies wird als Volumenstreuung bezeichnet). Die Volumenstreuung findet hier innerhalb zahlreicher Eisschichten, Eislinsen und Firnkristalle in der Schnee- und Firndecke statt. Die Volumenstreuung erfolgt im Inneren eines Materials. Das Signal muss folglich in das Material eindringen, wo es normalerweise von verschiedenen Bestandteilen innerhalb des Materials abprallt und von diesen zurückgestrahlt wird.
Optisches ASTER-Bild, das am 12. Juli 2002 über Kronebreen, Spitzbergen, aufgenommen wurde. Die ASTER-Auflösung beträgt 15 m.
ALOS-PALSAR-Radaraufnahme vom 24. Dezember 2006 desselben Gebiets
Obwohl das obige PALSAR-Bild im Winter aufgenommen wurde, als das Gebiet gänzlich unter einer dichten Schneedecke lag, lassen sich deutliche Schwankungen in der Stärke der Mikrowellenrückstrahlung (d. h. in der Amplitude) erkennen. Die hellen Bereiche entstehen durch ausgeprägte Oberflächenrauigkeit, in diesem Fall durch Spalten. Im Winter sind sie mit Schnee bedeckt und deshalb für unsere Augen nahezu unsichtbar. Die Mikrowellensignale können jedoch die kalte, trockene Schneedecke bis hin zu den Spalten durchdringen, von denen sie zurückgestrahlt werden.
| |
| | Untersuchung von Gletschern mit Radaraufnahmen EinführungHintergrund SAR - Synthetic Aperture RadarÜbungen Übungen mit LEOWorks - EinführungÜbung 1: Multitemporale Radar- und multispektrale optische DatenÜbung 2: Einfluss des Wetters auf RadarbilderSchlussfolgerungenEduspace - Software LEOWorks 4 (MacOS)LEOWorks 4 (Windows)LEOWorks 4 (Linux)Eduspace - Download Images_Glaciers.zipGoogleEarth file
|
