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Titel: Fernerkundung warmen Regens mit dem Satelliten der „Tropical Rainfall Measuring Mission“ (TRMM)
Sonstige Titel: Remote Sensing of Warm Rain with the TRMM-Satellite
Sprache: Deutsch
Autor*in: Schanz, Lars-Christian
Schlagwörter: Tropical Rainfall Measuring Mission; TRMM; warmer Regen; Tropical Rainfall Measuring Mission; TRMM; warm rain; precipitation; remote sensing
GND-Schlagwörter: Niederschlag; Niederschlagsmessung; Fernerkundung; Satellitenfernerkundung; Radarfernerkundung
Erscheinungsdatum: 2004
Tag der mündlichen Prüfung: 2004-12-14
Zusammenfassung: 
Als Kooperation zwischen den amerikanischen und japanischen Weltraumbehörden NASA und JAXA (früher NASDA) stellt die Ende November 1997 gestartete “Tropical Rainfall Measuring Mission” (TRMM) die erste Satellitenmission dar, deren alleiniges Ziel die Fernerkundung des tropischen Niederschlags ist. Die an Bord des Satelliten eingesetzten Geräte umfassen einen Sensor im sichtbaren und infraroten Frequenzbereich - den “Visible/Infrared Scanner” (VIRS), ein passives Mikrowellenradiometer - den “TRMM Microwave Imager” (TMI) sowie das erste Satelliten getragene Niederschlags-Radar - das “Precipitation Radar” (PR), so dass mit diesen Geräten nahezu alle gängigen Niederschlagsfernerkundungsverfahren angewendet werden können. Global verteilte Radar-Stationen zusammen mit verschiedenen Feldexperimenten bilden eine ideale Grundlage für die Entwicklung und Erprobung von neuen Niederschlagsfernerkundungsverfahren.

Aufgrund der Eigenschaften der Niederschlagsfernerkundung mit Radar – insbesondere der starken Abhängigkeit des zurück gestreuten Signals von der Art und der Größenverteilung der im Messvolumen beobachteten Teilchen – ist eine genaue Kenntnis des Niederschlagsregimes erforderlich. Der Standard PR-Algorithmus verwendet hierzu ein Klassifikationsschema, welches die horizontale und vertikale Struktur der Wolke zur Unterscheidung in konvektiven, stratiformen und schwachen Regen analysiert – letztere Klasse wird häufig mit so genanntem warmen Regen assoziiert. Diese Eigenschaft ist von großer Bedeutung, da die Erkennung von Niederschlag der aus Wolken mit hoher Oberkantentemperatur (T>0°C) also ohne Eisteilchen fällt, mit den bisherigen Fernerkundungstechniken nicht möglich gewesen ist.

Leider versagt der PR-Standardalgorithmus aufgrund eines relativ konservativen Schwellwertverfahrens vor allem bei der Erkennung der stärksten Warmregenereignisse, so dass etwa 90% des warmen Regens fälschlicherweise als konvektiv identifiziert werden.

Die Kombination mit den anderen TRMM-Sensoren - vor allem dem VIRS - erlaubt eine deutlich genauere Bestimmung der Eigenschaften an der Wolkenoberkante – insbesondere der Wolkenoberkantentemperatur, der optischen Dicke sowie dem effektiven Tropfenradius. Zusammen mit dem PR ermöglicht das VIRS eine deutlich bessere Erkennung und Abschätzung des warmen Regens, die zur Untersuchung seiner globalen, regionalen und lokalen Besonderheiten – wie dem Einfluss der Landbedeckung oder der Orographie sowie seiner zeitlichen Variabilität herangezogen werden kann.

As a co-operation between the space agencies of the USA (NASA) and Japan (JAXA formerly NASDA), the “Tropical Rainfall Measuring Mission” (TRMM) is the first Satellite Mission especially dedicated for the remote sensing of precipitation, offering the possibility for the direct observation of tropical precipitation since the launch of the TRMM-satellite in the end of November 1997. The instruments flown on the satellite, the “Visible/Infrared Scanner” (VIRS), the “TRMM Microwave Imager” (TMI), and the “Precipitation Radar” (PR) - the first spaceborne radar system designed for precipitation measurements – allow the application of nearly all remote sensing techniques for this purpose. Globally distributed radar stations are acting as ground validation sites. These activities are accompanied by several field experiments, thus forming an ideal basis for the development and test of precipitation estimation techniques.

Due to the characteristics of radar remote sensing of precipitation, especially the influence of the particle distribution in the observed volume on the back-scattered signal, knowledge of the precipitation regime is essential. The standard PR-algorithm uses a classification technique based on the identification of horizontal and vertical cloud properties for the determination of convective, stratiform, and shallow rain, which is often attributed to warm rain. This feature is of great importance, since the detection of rain which is formed in warm topped clouds with no frozen particles involved still is an unsolved problem for the remote sensing techniques used today.

Unfortunately, the technique used in the standard algorithm fails mainly in the detection of the strongest warm rain events due to a rather conservative threshold technique which classifies nearly 90% of warm rain events as convective.

The combination with the other TRMM sensors – especially the VIRS - allows for a more precise determination of cloud top features such as cloud top temperature, optical thickness, and effective droplet radii. In combination with the PR the VIRS allows for a far better detection and estimation of warm rain which can be used for studies of the global distribution of this type of precipitation, regional and local features like the influence of land coverage and orography or its temporal variability.
URL: https://ediss.sub.uni-hamburg.de/handle/ediss/1055
URN: urn:nbn:de:gbv:18-25771
Dokumenttyp: Dissertation
Betreuer*in: Graßl, Hartmut (Prof. Dr.)
Enthalten in den Sammlungen:Elektronische Dissertationen und Habilitationen

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