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Lexikon der Geowissenschaften: Satellitenaltimetrie

Satellitenaltimetrie, satellitengestützes Radarverfahren zur Erkundung der Meeresoberfläche. Dabei werden in Nadirrichtung mit einer Trägerfrequenz im Ku-Band (13,5-13,8 GHz) und mit Wiederholraten von mindestens 1 KHz frequenzmodulierte Impulse von wenigen Nanosekunden Dauer ausgestrahlt. Der Radarimpuls wird bis auf eine von Wind und Seegang abhängige Streuung reflektiert und nach wenigen Millisekunden Laufzeit wieder empfangen. Das Impulsecho wird quantisiert und einer theoretischen Impulsantwort angepaßt, wobei drei Parameter ermittelt werden: a) die Laufzeit des Impulses, b) die Neigung der ansteigenden Flanke des Impulsechos und c) die Energie des Impulsechos. Aus der halben Laufzeit wird die Höhe über dem Meeresspiegel berechnet. Die Neigung der ansteigenden Flanke ist korreliert mit der signifikanten Wellenhöhe und die Energiebilanz des Impulsechos ist proportional zum Rückstreukoeffizienten der Meeresoberfläche, der empirische Rückschlüsse auf den Betrag (nicht die Richtung) der Windgeschwindigkeit zuläßt. Signifikante Wellenhöhe und Windgeschwindigkeit werden direkt für Schiffsroutenberatung und von Wetterdiensten genutzt. Die Höhenmessung durch Radaraltimetrie bedarf jedoch zahlreicher Korrekturen, um Messungen zu verschiedenen Zeiten und unter unterschiedlichen Messbedingungen miteinander vergleichen zu können, da der Radarimpuls des Altimeters durch die Atmosphäre verzögert wird. Bei der Radaraltimetrie sind deshalb troposphärische und ionosphärische Laufzeitkorrekturen anzubringen. Die Signallaufzeit wird auch durch die Elektronik des Altimeters beeinflußt und die Rückstreuung des Radarimpulses von der Meeresoberfläche erfordert Korrekturen (Seegangsfehler) ( Abb.). Schließlich wird der zeitvariable Anteil der Meeresgezeiten, der Erdgezeiten der festen Erde und der Polgezeiten aus den Altimetermessungen reduziert, um eine gezeitenfreie Meeresoberfläche ableiten zu können. Mit einer präzisen Bahnbestimmung lassen sich dann die so korrigierten Altimetermessung zu einer genauen Kartierung des Meeresspiegels nutzen. Da die meisten Altimetermissionen ihre Bahnspur nach einer festen Zahl von Tagen erneut überfliegen, läßt sich durch wiederholte Vermessungen auch die Variabilität des Meeresspiegels genau erfassen. Gleichbleibend genaue Altimetermessungen über mehrere Jahre erlauben es schließlich, einen fast ausschließlich durch das Schwerefeld geprägten mittleren Meeresspiegel zu bestimmen und die Frage eines säkularen Meerespiegelanstiegs zu untersuchen. [WoBo]


Satellitenaltimetrie: Typische Form eines (normierten) Radarechos der Meeresoberfläche bei einer signifikanten Wellenhöhe von 4 m (durchgezogene Linie). Bei geringerem Seegang (H=1 m) ist die ansteigende Flanke des Radarechos steiler (gestrichelte Linie). Satellitenaltimetrie:
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