Projekt:FE Auswerteverfahren 1/Schnee/Sokol 1999

Literatur Schnee

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Weitere Teilprojekte

Wettersatelliten Oberflächentemperaturen Vegetationsindizes Schnee Niederschlag

Sokol 1999

J. Sokol , T.J. Pultz , A.E. Walker. Passive and Active Airborne Microwave Remote Sensing of Snow Cover. Fourth International Airborne Remote Sensing Conference and Exhibition/21st Canadian Symposium on Remote Sensing, Ottawa Canada, 21-24 June 1999.

Im Artikel werden die Unterschiede bei der Fernerkundung von Schneebedeckung mittels passiver und aktiver Mikrowellen-Sensoren untersucht. Dabei wird zum einen passive Mikrowellenradiometrie zum anderen so genanntes polarimetrisches SAR (Sythetic Aperture Radar) eingesetzt.

Die Sensoren sind bei allen Wetterbedingungen einsetzbar und reagieren sensitiv auf Veränderungen der Dielektrizitätskonstante innerhalb der Schneedecke. Bei der passiven Methode wird davon ausgegangen, dass die Erdoberfläche Mikrowellen durch die Schneedecke in die Atmosphäre emittiert, welche anschließend durch den Sensor aufgezeichnet werden können. Die Struktur der Schneedecke beeinflusst dabei die am Sensor registrierte Energie und erlaubt so Rückschlüsse von der Strahlungstemperatur auf das Wasseräquivalent der beobachteten Schneedecke. Eis und mehrschichtige Schneebedeckung behindern dabei die die Ausbreitung der Mikrowellen und reduzieren die Strahlungstemperatur und führen so zu einer Überschätzung des Wasseräquivalents. Nassschnee führt zu einer reduzierten Streuung. Es kommt zu einer schwarzkörperähnlichen Strahlung. Die Strahlungstemperatur unter Nassschnee und die während schneefreier Bedingungen ähneln einander sehr. Eine Unterscheidung der beiden Zustände ist daher schwierig. Für die Identifikation der Schneebedeckung wird der Temperaturgradient zwischen der 37GHz und 19GHz vertikalen Polarisation genutzt. Aktive Radar (SAR) Sensoren sind sehr sensitive gegenüber Veränderungen der Dielektrizitätskonstante und besitzen eine bessere räumliche Auflösung als die passiven Sensoren. Die Beziehung zwischen Schneedeckencharakteristik und Radarrückstreuung sind sehr komplex. Die SAR Rückstreuung wird durch die Oberflächenrauhigkeit, die Topographie, die Landbedeckung und den Wassergehalt beeinflusst. Die Mikrowellen können in die Schneedecke eindringen, von der Schneedecke und/oder der Erdoberfläche absorbiert oder gestreut werden, oder es kann eine Kombination aller Prozesse auftreten.

Die Autoren ermittelten signifikante Unterschiede zwischen nassen und trockenen Schneebedingungen für die SAR-Parameter lineare Polarisation, Sockelhöhe, Co-Polarisiertes Verhältnis und Co-Polarimetrischen Plots. Mit Hilfe der aktiven Verfahren kann die Schneebedeckung auch bei Nassschnee klar identifiziert werden, während die passive Methode ähnliche Werte wie bei schneefreier Oberflächen liefert. Die Autoren schlagen eine Kombination beider Techniken vor, um die Stärken und Schwächen beider Verfahren auszugleichen.