Meereisfernerkundung mit dem satellitengestützten Mikrowellenradiometer AMSR(-E)

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
• Physikalische Grundlagen
  • Elektromagnetische Strahlung
  • Mikrowellenfernerkundung
    • Thermische Strahlung
    • Helligkeitstemperatur und Emissivität
    • Mikrowelleneigenschaften von Meerwasser und Meereis
    • Entwicklung und Aufbau von Meereis
    • Einfluss der Atmosphäre
• Sensoren, Satelliten und Daten
  • AMSR(-E)
    • Abtastgeometrie
    • Datenprodukte
  • SSM/I
  • MODIS
  • RADARSAT
• Eiskonzentrationsberechnung
  • BOOTSTRAP-Algorithmus
  • ARTIST Sea Ice (ASI) Algorithmus
    • 89 GHz Algorithmus
    • Wetterfilter
  • Gitterprojektion
    • Abtastabstand der Schwaddaten
    • Polarstereographische Projektion
    • Gitterinterpolation
    • Kartendarstellung
  • Validierung
    • Vergleich mit BOOTSTRAP-Daten
    • Anpassung an NASA-TEAM-SSM/I-Daten
  • Fehlerbetrachtung
  • Fallstudien und Anwendungen
    • Ochotskisches Meer
    • North Water Polynye
    • Nord-West-Passage
    • Eis auf Seen und Flüssen
• Eiskantendetektion
  • Ice Edge Detection(IED) Algorithmus
  • Vergleich und Validierung
    • MODIS
    • Eiskantendetektion mit ASI
    • RADARSAT
• Zusammenfassung und Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Meereisfernerkundung mithilfe des satellitengestützten Mikrowellenradiometers AMSR(-E). Das Hauptziel ist die Bestimmung der Eiskonzentration und der Lage der Eiskante in der Arktis und der Antarktis, unter Verwendung der 89 GHz-Kanäle von AMSR(-E).

• Physikalische Grundlagen der Mikrowellenfernerkundung
• Entwicklung und Aufbau von Meereis
• Einsatz von Mikrowellenradiometern zur Meereisfernerkundung
• Entwicklung und Validierung von Algorithmen zur Eiskonzentrations- und Eiskantendetektion
• Anwendung der entwickelten Algorithmen und Analyse von Fallstudien

Zusammenfassung der Kapitel

Kapitel 2 beleuchtet die physikalischen Grundlagen der Mikrowellenfernerkundung, einschließlich der Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit Materie, insbesondere mit Meerwasser und Meereis. Weiterhin werden die Entwicklung und der Aufbau von Meereis sowie der Einfluss der Atmosphäre auf Mikrowellenmessungen diskutiert. Kapitel 3 stellt die verwendeten Sensoren und Daten vor, wobei der Fokus auf AMSR(-E) liegt. Zum Vergleich werden auch SSM/I, MODIS und RADARSAT kurz vorgestellt. Kapitel 4 widmet sich der Eiskonzentrationsberechnung und behandelt verschiedene Algorithmen, darunter der BOOTSTRAP-Algorithmus und der ASI-Algorithmus, der speziell für die 89 GHz-Kanäle des AMSR(-E) entwickelt wurde. Die Kapitel 5 befasst sich mit der Eiskantendetektion und präsentiert den IED-Algorithmus, der die Eiskante mit hoher räumlicher Auflösung ermittelt. Dieser Algorithmus wird anschließend anhand von RADARSAT-Szenen und MODIS-Daten validiert. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung der Ergebnisse und einem Ausblick auf zukünftige Forschungsaktivitäten in Kapitel 6.

Schlüsselwörter

Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit Schlüsselthemen wie Meereisfernerkundung, Mikrowellenradiometrie, AMSR(-E), Eiskonzentration, Eiskantendetektion, Algorithmenentwicklung und Validierung, sowie Anwendungen in der Schifffahrt und Klimaforschung. Wichtige Konzepte sind die elektromagnetische Strahlung, die Wechselwirkung mit Meerwasser und Meereis, die atmosphärische Opazität, die Polarisationsdifferenz und das Polarisationsverhältnis.