Projekt:FE Auswerteverfahren 1/Oberflächentemperaturen/Einleitung
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Die Bestimmung der Oberflächentemperaturen aus Satellitendaten ist für die Arbeit in vielen geowissenschaftlichen Disziplinen und für das Verständnis des globalen Klimas, insbesondere zur Bestimmung der Wärmeströme, notwendig. Besonders die Meeresoberflächentemperatur ist für das globale Klima von großer Wichtigkeit, da die Wassermassen als Wärmespeicher dienen, d.h, sie nehmen diese Energie auf und geben sie zeitlich und räumlich versetzt wieder ab. Als Beispiel dafür soll hier das Phänomen "El nino" erwähnt werden.
Um allerdings die gewünschten Temperaturen zu bekommen, müssen die Satelliten ein umfangreiches Arbeitsprogramm ableisten. Das beginnt bei der Strahlungsmessung in verschiedenen Wellenlängenbereichen, geht über die Beseitigung vorhandener atmosphärischer Störungen und endet bei der korrekten Angabe der Temperaturen. Theoretisch betrachtet ist dies ein einfacher Vorgang. Die praktische Umsetzung sieht allerdings völlig anders aus: Die Satelliten müssen die strahlungstheoretischen Grundlagen so umsetzen, dass physikalisch sinnvolle Messungen möglich sind. Das allein reicht aber nicht, da die Messungen zusätzlich noch von den atmosphärischen Störungen befreit werden müssen. Und zu guter letzt kommt noch der Faktor Mensch ins Spiel, der entweder die Satellitendaten richtig oder falsch interpretiert. Es zeigt sich also, dass der Weg bis hin zum Endprodukt Oberflächentemperatur einige Spießruten bereithält. Hinzu kommt noch, dass die Erdoberfläche nicht homogen gestaltet, sondern zum größten Teil mit Wasser bedeckt ist und der restliche Raum von Kontinenten eingenommen wird. Demzufolge müssen auch die Oberflächentemperaturen für diese beiden Komponenten bestimmt werden. Es wäre folglich falsch nur von ordinären Oberflächentemperaturen zu sprechen, weshalb die Fernerkundung eine Unterscheidung in Land- und Meeresoberflächentemperaturen getroffen hat.
Das erklärte Ziel der Arbeit war es nun, die angesprochenen Punkte derart von einander loszulösen, dass sie getrennt beschrieben werden können. Dazu wurde die Gliederung in die Abschnitte „Strahlungstheoretische Grundlagen“, „Problematik“ und „Methodik“ eingeteilt.
Im Grundlagenabschnitt werden ausnahmslos physikalische Erkenntnisse, deren Hintergründe sowie die formelmäßigen Darstellungen angegeben. Dabei wurden lediglich die wichtigsten Aussagen berücksichtigt, um unnötigen Ballast zu vermeiden und trotzdem die in Wirklichkeit ablaufenden Prozesse klar wiedergeben zu können. Folglich fanden nur das Plancksche Strahlungsgesetz, das Wiensche Verschiebungsgesetz und andere in den Bericht Eingang.
Der Abschnitt zur Problematik beinhaltet alle erkannten Schwierigkeiten, die im Rahmen der Messung von Oberflächentemperaturen auftreten können. Dies bedeutet, dass das Spektrum der Probleme von beispielsweise atmosphärischen Effekten und Fehlern durch Messwinkel oder aber von Aerosolen verursacht, reicht.
Im letzten Abschnitt, der Methodik, wurde versucht, den Kern der Sache darzustellen. Alles bis dato beschriebene, fließt auf die eine oder andere Art in die beschriebenen Messmethoden bzw. Messgeräte ein: Die anfangs erläuterten Grundlagen, weil kein Gerät in der Lage ist, seiner Arbeit nachzukommen, wenn der dafür notwendige Algorithmus nicht funktioniert. Die Probleme, weil es auch beinahe eine Gesetzmäßigkeit ist, dass bei sämtlichen Messungen in den Naturwissenschaften Komplikationen auftreten. In diesem Abschnitt soll es jedoch nicht um die Arbeitsweise der Messgeräte gehen. Informationen dazu lassen dem Projekt Satelliten zur Wetter- und Erdbeobachtung (Projekt:FE Auswerteverfahren 1/Wettersatelliten) entnehmen. Vielmehr werden hier verschiedene Algorithmen zur Bestimmung der Oberflächentemperatur aus den Satellitendaten vorgestellt. Dabei wird auch auf die in der Methode beinhalteten Problemlösungen eingegangen.