![\"\"](\"https:\/\/www.hossi-im-netz.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2019\/08\/8_Bild.png\")
<\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Seit den 1970er Jahren kann man die Lufttemperatur von Satelliten aus messen und hat so die M\u00f6glichkeit, einerseits die Temperatur, andererseits auch deren vertikale Verteilung vom Boden bis hinauf in die Stratosph\u00e4re zu erfassen.<\/p>\n\n\n\n
Zur Messung der Lufttemperatur hat man sich in der Meteorologie daf\u00fcr entschieden, die Mikrowellenstrahlung von Sauerstoffmolek\u00fclen in der Atmosph\u00e4re heranzuziehen, die ein sehr genaues Thermometer darstellt. Daher bezeichnet man diese Daten auch als MSU-Daten (Microwave Sounding Unit, nach dem Messinstrument an Bord des Satelliten). An den Messungen sind st\u00e4ndig mindestens 2 Satelliten beteiligt, deren Ergebnisse untereinander verglichen werden. Die Messmethode erlaubt sogar, zwischen verschiedenen H\u00f6henbereichen, n\u00e4mlich der Troposph\u00e4re und der Stratosph\u00e4re, zu unterscheiden.<\/p>\n\n\n\n
Mikrowellenger\u00e4te erlauben die Bestimmung von Erdoberfl\u00e4chenparametern und atmosph\u00e4rischen Parametern durch die Wolkenbedeckung hindurch. Im Jahre 1972 wurden die ersten Ger\u00e4te auf US-Satelliten eingesetzt, zun\u00e4chst auf den Nimbus-Satelliten der NASA als ESMR (Electrically Scanning Microwave Radiometer), als SCAMS (Scanning Microwave Spectrometer) und schlie\u00dflich als SMMR (Scanning Multichannel Microwave Radiometer). Ab 1975 wurde von NOAA auf der neuen Serie operationeller Satelliten (TIROS-N ff.) die MSU (Microwave Sounding Unit) zum Einsatz gebracht, die im Aufbau dem SCAMS \u00e4hnelt.<\/p>\n\n\n\n
Die MSU hat vier Kan\u00e4le in der 50-60 Ghz (0,6-0,5 cm) Sauerstoff-Absorptionsbande (der Bereich des Strahlungsspektrums, wo der Sauerstoff Strahlung absorbiert und dann als so genannter Temperaturstrahler wieder emittiert) und damit sind Temperatur-Vertikalsondierungen bis 50 hPa (mittlere Stratosph\u00e4re) heute m\u00f6glich. Die MSU wird seit ca. 30 Jahren auf NOAA Satelliten eingesetzt und alle Ger\u00e4te zeichneten sich durch sehr gro\u00dfe Stabilit\u00e4t und Genauigkeit aus, allerdings sind die geringe horizontale Aufl\u00f6sung mit mehr als 100 km und die geringe vertikale Aufl\u00f6sung (vier Atmosph\u00e4renbereiche (untere Troposph\u00e4re, mittlere Troposph\u00e4re, \u00dcbergang Troposph\u00e4re\/ Stratosph\u00e4re, untere Stratosph\u00e4re) von Nachteil.<\/p>\n\n\n\n
Die Temperaturdaten ab 1979 stammen von mittlerweile 11 unterschiedlichen Messinstrumenten, die auf 11 unterschiedlichen NOAA-Satelliten geflogen sind. Seit 2008 ist das pr\u00e4ziseste Ger\u00e4t, die Advanced Microwave Sounding Unit (AMSU-A) auf dem Aqua Satelliten der NASA im Einsatz. Messungenauigkeiten, die sich aufgrund der unterschiedlichen Ger\u00e4te, Umlaufbahnen, etc. ergeben, sind dabei zu ber\u00fccksichtigen und zu korrigieren.<\/p>\n\n\n\n
Zur Temperaturbestimmung: Mit dem Satelliten-Sensor wird die emittierte Strahlung der Sauerstoffmolek\u00fcle gemessen, deren spektrale Verteilung (physikalisch in Abh\u00e4ngigkeit von der Temperatur) bekannt ist. Die gemessene Strahldichte kann mit Hilfe der Planck’schen Strahlungsformel in eine Temperatur (Helligkeits-Temperatur) umgerechnet werden. Auf den ersten Blick erscheint nur die vertikal gemittelte Temperatur bestimmbar zu sein, denn am Sensor kommt die Strahlung aus allen Schichten der Atmosph\u00e4re (mit unterschiedlicher Helligkeits-Temperatur) gleichzeitig an. Misst man allerdings die Strahlungs\u00e4nderung bei verschiedenen Frequenzen in der N\u00e4he einer Spektrallinie (d.h. in den Banden, oder auch Randbereichen einer Spektrallinie, sog. Spektralkan\u00e4le), dann kann man daraus die vertikale Verteilung der Temperatur ermitteln.<\/p>\n\n\n\n
Diese Methode erm\u00f6glicht es mit hinreichender Genauigkeit die Lufttemperatur jederzeit und weltweit zu bestimmen, d.h. auch \u00fcber Gebieten, wo es keine oder kaum Temperaturmessungen gibt (z.B. \u00fcber weiten Teilen der Ozeane). Noch wertvoller scheint in diesem Zusammenhang auch die vertikale Temperaturverteilung bis in die Stratosph\u00e4re hinauf, was uns Meteorologen R\u00fcckschluss erlaubt auf die jeweils vorhandene Schichtung der Atmosph\u00e4re, d.h. mitunter auch dar\u00fcber, wo Niederschlag zu erwarten ist.<\/p>\n\n\n\n
Dr. rer. nat. Jens Bonewitz<\/p>\n\n\n\n
Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 10.08.2019<\/p>\n\n\n\n
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