Radar


Radar er den almindelige forkortelse for RAdio Detection And Ranging. Som målingssignal bruges mikrobølgestråling med bølgelængder i størrelserne mm, cm og dm. Teknikken måler afstande (dvs. områder) mellem sensoren og målet.
 
De to væsentligste radarteknikker, der anvendes til at monitorere gletsjere, er radaraltimetri og Synthetic Aperture Radar (SAR). For begge teknikkers vedkommende udsendes der et radarsignal fra en sensor, og det signal, der sendes retur, registreres, og dets rejsetid til Jorden og tilbage til sensoren analyseres. Signalstyrken og andre signalegenskaber analyseres ligeledes.

Hvor meget mikrobølgeenergi, der tilbagekastes (dvs. reflekteres) til sensoren, afhænger af en række egenskaber ved sneen og isen. De vigtigste egenskaber ved overflader og materialer, der påvirker tilbagekastningen af mikrobølger, er:

  • overfladens ujævnhed,
  • fugtigheden eller vådhedsgraden af sne og is,
  • strukturen (i dybden) af sneen og isen, f.eks. smeltede lag eller islag i sneen.

 
 
 Resultatet af disse faktorer kan være, at sneen og isen kan se meget anderledes ud på radarbilleder.

  • Våd sne og is absorberer begge en masse mikrobølgeenergi og reflekterer den væk fra sensoren. Begge processer er lige vigtige. Den faktiske mængde af absorption og refleksion afhænger blandt andet af radarbølgelængden, indfaldsvinklen (det er den vinkel, ved hvilken radarsignalet rammer jordoverfladen) og overfladens jævnhed. Når absorptionen og refleksionen vender væk fra sensoren, kommer der meget lidt energi tilbage til sensoren, og radarbilledet er mørkt.

  • Tør sne ses ofte som lys, fordi mikrobølger trænger ind i snepakken, hvor de reflekteres af mange fine iskrystaller og islinser.

  • Radarbølger bevæger sig gennem kold, tør sne og gør denne sne næsten usynlig for radarsensoren. Den registrerede tilbagekastning stammer normalt fra materialet under den tørre sne, f.eks. gletsjeris eller grundfjeld.

  • Ujævn og våd is, f.eks. spaltezoner eller ujævn, våd sne, kaster en masse mikrobølger tilbage til sensoren, og derfor ses de ofte som lyse på radarbilledet.

 
 
Glacier section of an ASAR image of 13 June 2006 near Kronebreen Gletsjerområde på et billede fra Envisat Advanced SAR (ASAR) fra 13. juni 2006, nær Kronebreen, Svalbard
Winter ASAR image taken on 29 February 2008 over Kronebreen Denne del af et billede fra Envisat ASAR blev optaget om vinteren (29. februar 2008) over Kronebreen, Svalbard

  
 
 
Billede fra ALOS PALSAR fra 24. november 2006 nær Kronebreen, Svalbard, viser en kælvende front (center) med mange spalter
 
 
Den primære fordel ved radarteknikkerne sammenlignet med de optiske teknikker er evnen til at fungere om natten såvel som gennem skyer. Disse to egenskaber ved radar er meget vigtige i områder med jævnligt skydække, som det er tilfældet med mange gletsjerregioner, og i polaregnene, der i lange perioder af året ligger totalt i mørke på grund af solens fravær (polarnætter).
  
 
Envisat ASAR radar image of Kronebreen of 13 June 2008 Envisat ASAR-radarbillede af Kronebreen fra 13. juni 2008
MODIS image taken on the same date and at the same time MODIS-billede taget på samme dato på omtrent samme tidspunkt og med det samme område gemt under skyer

Envisat ASAR radar image of Kronebreen of 26 February 2008 Envisat ASAR-radarbillede af Kronebreen fra 26. februar 2008
MODIS image taken on the same date and at the same time MODIS-billede fra samme dato taget på omtrent samme tidspunkt af det samme område oplyst af solen i en meget lav vinkel

  
 
 Sammenligningerne herunder viser et optisk billede og et radarbillede af samme region med flere detaljer.

True colour optical satellite image of Brøggerhalvøya Optisk satellitbillede i ægte farver af Brøggerhalvøya, Svalbard, Norge. Billedet blev taget den 23. juli 2006 med Thematic Mapper sensor på Landsatsatellitten
Envisat ASAR image of the same area Envisat ASAR-billede af det samme område som det foregående billede. Billedet blev taget den 13. juni 2008

  
 
 På billedet optaget af ASAR-instrumentet om bord på Envisatsatellitten ses de nedre dele af gletsjeren som mørke på grund af smeltet is og sne, der gør overfladen våd. De øvre dele af gletsjerne ser ikke ud til at være påvirket af smeltning endnu, og derfor kan mikrobølgerne trænge igennem til snepakken, hvor de kastes tilbage til sensoren (såkaldt volumentilbagekastning). Her er volumentilbagekastningen inden i mange islag, islinser og firnkrystaller i sne- og firnpakken. Volumentilbagekastning er tilbagekastning, der foregår indvendigt i et materiale. Derfor skal signalet trænge ind i materialet, hvor det som regel kastes tilbage og reflekteres fra forskellige komponenter i materialet.
 
 
ASTER optical image taken on 12 July 2002 over Kronebreen ASTER optisk billede taget den 12. juli 2002 over Kronebreen, Svalbard
ALOS PALSAR radar image of 24 December 2006 of the same area ALOS PALSAR-radarbillede fra 24. december 2006 af det samme område

  
 
 Selv om ovennævnte PALSAR-billede blev taget om vinteren, da området var helt dækket af kold sne, kan man tydeligt genkende store variationer i graden af mikrobølgetilbagekastning (dvs. amplitude). De lyse områder skyldes tydelig overfladeujævnhed – her spalter. Om vinteren er de dækket af sne, og derfor er de næsten usynlige for det menneskelige øje. Mikrobølgesignalerne kan dog trænge igennem dækket af kold, tør sne, ned til spalterne, hvor de kastes tilbage.

  • Udskriv ovenstående PALSAR-radarbillede, læg en transparent overpå, og tegn en linje om de meget lyse områder. Udskriv nu ovenstående ASTER-scene, og læg transparenten ovenpå. Hvad er de lyse områder? Hvorfor kan radarbilleder bruges til at påvise spalteområder på gletsjere i den kolde vinter, når spalterne er dækket af sne og usynlige for det menneskelige øje?

    Du kan sammenholde de to billeder (Aster_12july2002 og ALOS_PALSAR_24dec2006) ved hjælp af LEOWorks og værktøjet Animation Tool.

  • Ville det samme fungere om foråret, når sneen er begyndt at smelte, og sneen og firnen er meget våd?

 
 
  
Last update: 28 Februar 2014


Gletsjeranalyse ved hjælp af radarbilleder

 •  Introduktion (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_DK/SEMB1TC6UQH_0.html)

Baggrund

 •  SAR (Synthetic Aperture Radar) (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_DK/SEMJLTC6UQH_0.html)

Øvelser

 •  Øvelser med LEOWorks - Indledning (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_DK/SEM0BUC6UQH_0.html)
 •  Øvelse 1: Multitemporal radar og multispektrale, optiske data (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_DK/SEMITUC6UQH_0.html)
 •  Øvelse 2: Indflydelsen fra vejrforholdene på radarbilleder (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_DK/SEMVRVC6UQH_0.html)
 •  Konklusioner (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_DK/SEM7MWC6UQH_0.html)

Eduspace - Software

 •  LEOWorks 4 (MacOS) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.app.zip)
 •  LEOWorks 4 (Windows) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.exe)
 •  LEOWorks 4 (Linux) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.jar)

Eduspace - Download

 •  Images_Glaciers.zip (http://esamultimedia.esa.int/eduspace/Leoworks-material.zip)
 •  GoogleEarth file (http://esamultimedia.esa.int/eduspace/GoogleEarth_file.kmz)