Satellitenmeteorologie

Nicht nur für Studierende der Meteorologie, sondern auch für die Fächer Geographie, Klimatologie, Geo-/Umweltwissenschaften und Satellitentechnik geeignet!



Das Buch gibt einen fundierten Einblick in Grundlagen, Methoden und Ergebnisse der Satellitenmeteorologie, d. h. der satellitengestützten Fernerkundung der Atmosphäre und ihrer Randbereiche zur globalen Gewinnung von Daten über wetter- und klimarelevante Parameter.



Strahlungsphysik, Satellitenbahnen und Messprinzipien als Grundlagen werden allgemeinverständlich dargestellt. Fachautoren erläutern in Einzelkapiteln die Nutzung von Satellitendaten zur Bestimmung meteorologischer Größen, wie etwa Wind oder Niederschlag. Sensoren, Messmethoden und Ableitungsverfahren werden beschrieben und Ergebnisse anhand von Beispielen veranschaulicht.



Mehr als 150 Abbildungen erleichtern das Verständnis. Tabellen zu Kenndaten von Satelliten und Instrumenten, ein umfangreiches Glossar, themenspezifische Literaturlisten und Web-Links runden das Werk ab.



Aus dem Inhalt:



Elektromagnetische Strahlung

Radiometer, Lidar, Radar

Satellitenorbits, Sondierungsverfahren

Satellitenmessungen von • Temperatur • Strahlung • Wolken • Niederschlag • Wind • Aerosol • Spurengasen • Eis und Schnee



Dr. Peter Köpke, geb. 1944 in Göttingen. Studium der Physik in Göttingen und in München, 1976 Promotion in München zum Thema "Bestimmung der atmosphärischen Trübung mittels geostationären Satelliten". Wissenschaftler an den Meteorologischen Instituten der Universität Hamburg und der LMU München, mit Forschung zu verschiedenen Themen der Satellitenmeteorologie.



Inhalt

Vorwort 11

1 Was bedeutet Satellitenmeteorologie? 14

1.1 Motivation für satellitengestützte Fernerkundung 14

1.2 Sprache und Namen 20

1.3 Grundlagen 22

1.4 Beispiele meteorologischer Fernerkundung 29

1.5 Vom gemessenen Signal zur gesuchten Information 36

2 Licht und andere elektromagnetische Strahlung 42

2.1 Grundlagen 42

2.2 Die Gesetze von Planck und Kollegen 57

2.3 Woher kommt die Strahlung, die bei der Satellitenmeteorologie genutzt wird? 65

3 Was passiert mit der Strahlung bis zum Signal am Satelliten? 73

3.1 Extinktionsgesetz 73

3.2 Strahlungstransportgleichung 77

3.3 Streuung und Teilcheneigenschaften 83

3.4 Was passiert in der Atmosphäre und am Boden? 89

4 Wie fliegt ein Satellit? Wie wird ein Signal gemessen und genutzt? 101

4.1 Umlaufbahnen: Orbits 101

4.2 Wie blickt ein Sensor? Beobachtungsgeometrien 109

4.3 Radiometereigenschaften 116

4.4 Wie wird das Signal genutzt? 120

5 Temperatur 132

5.1 Einleitung 132

5.2 Methoden 133

5.3 Anwendung 143

6 Wolken 155

6.1 Die Bedeutung der Wolken 156

6.2 Methodik der Fernerkundung von Wolken 157

6.3 Anwendungsbeispiele 180

7 Niederschlag 192

7.1 Einleitung 192

7.2 Methodik 194

7.3 Einige Ergebnisse 207

8 Wind 212

8.1 Das Windfeld in der Atmosphäre 212

8.2 Methodik 214

8.3 Anwendungen 225

9 Aerosol 231

9.1 Einleitung 231

9.2 Passive Methoden zur Aerosolfernerkundung 233

9.3 Aktive Methoden zur Aerosolfernerkundung 241

9.4 Anwendungen 246

10 Spurengase 257

10.1 Einführung 257

10.2 Methoden 259

10.3 Satellitenmissionen mit Spurengassondierungen 270

10.4. Ergebnisse 271

10.5 Genauigkeit und Validation der Satellitenmessungen 280

11 Eis und Schnee 283

11.1 Einleitung 283

11.2 Technologien und Methoden 286

11.3 Beispiele zu Anwendungen und Ergebnissen 302

12 Strahlung 317

12.1 Einleitung 317

12.2 Erfassung der Strahlungskomponenten am Oberrand der Atmosphäre 318

12.3 Solare Einstrahlung am Erdboden 323

12.4 Thermische Einstrahlung an der Erdoberflache 335

12.5 Anwendungen und Diskussion 337

13 Meteorologische Satelliten und Sensoren 344

13.1 Meteorologische Satelliten 344

13.2 Chronik meteorologischer Satelliten 345

13.3 Gegenwärtige Satelliten 349

13.4 Instrumente 359

13.5 Zukünftige meteorologische Satelliten und Sensoren 365

Tabellen zum Kapitel 13 370

Literaturverzeichnis 387

Zitierte Literatur 387

Weiterfuhrende 394

Fernerkundung 394

Strahlung und Strahlungseigenschaften 395

Meteorologie und Klimatologie 395

Webseiten 396

Satellitenmeteorologie (Grundlagen) 396

Satelliten und Sensoren, Organisationen und Institute 396

Retrievalverfahren (inkl. Validation) 397

Abgeleitete Produkte (Daten, Bilder, Zeitreihen etc.) 398

Spezialthemen meteorologischer Fernerkundung 399

Akronyme 401

Register 407

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