Department für Geographie
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SMOSHYD: Integrative Analyse von SMOS Bodenfeuchtedaten


Fachgebiet: Datenassimilation, Fernerkundung, Geländekampagne, Geländemessungen, Hydrologie, Hydrologische Modellierung, Modellierung
Gefördert durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Förderkennzeichen: 50EE0731

Projektleitung: Mauser, W. , Löw, A. (Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg)
Projektwissenschaftler: dall'Amico, J., Gebhardt, T., Schlenz, F.

Laufzeit: 09/2007 - 03/2012
Downloads:
SMOSHYD_overview.pdf  [960 KB]

SMOS - ein Satellit in der Reihe der Earth Explorers der Europäischen Weltraumorganisation (ESA)

Die Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) Mission verfolgt das Ziel, globale und zeitlich hochaufgelöste Informationen über Kernkomponenten des globalen Wasserkreislaufs (Salzgehalt, Bodenfeuchte) zu liefern. Ziel ist, es alle 1-3 Tage Informationen über den Bodenwassergehalt zu gewinnen. Die angestrebte Genauigkeit soll hierbei bei < 4 vol.% [m³/m³] liegen.

Die Mission baut auf einem neuartigen, innovativen Sensorkonzept auf, das es ermöglichen soll, die Missionsziele zu erreichen, dem MIRAS Radiometer. Der Sensor besteht aus einem passiven Mikrowellenradiometer, das im L-Band (1.4 GHz) operiert. MIRAS ermöglicht die nahezu zeitgleiche Aufnahme eines Gebietes in unterschiedlichen Aufnahmewinkeln (0 ... 55 °). Die dabei registrierten Strahlungstemperaturen haben zwei Polarisationen (horizontal und vertikal). Die räumliche Auflösung des Sensors beträgt ca. 40 km im Nadir bei einer Streifenbreite von ca. 1000 km. Hierdurch wird es möglich, eine hohe zeitliche und globale Abdeckung innerhalb von 1-3 Tagen zu erreichen.

Um die Qualität der SMOS Datenprodukte über einen längeren Zeitraum zu überprüfen dient das SMOS Validation and Retrieval Team (SVRT). Dieses besteht aus Forschergruppen, die sich mit der Validierung und Kalibrierung der SMOS Daten beschäftigen. Die cal/val Aktivitäten werden durch die ESA durch Befliegungskampagnen und die Bereitstellung von L-Band Radiometern in ausgewählten Testgebieten unterstützt. Innerhalb Europas soll hierbei der Fokus auf zwei Testgebiete gelegt werden. Das Testgebiet Villafranca befindet sich im Norden Spaniens, mit mediterranem semiaridem Klima, mit einer ausgeprägten jahreszeitlichen Dynamik der Bodenfeuchte. Als zweites Kerngebiet für die SMOS cal/val Aktivitäten wurde das Einzugsgebiet der Oberen Donau ausgewählt, das seit Jahren Gegenstand intensiver Forschung des Departments für Geographie der LMU München ist. Es weist ein humides Klima der Mittelbreiten auf, mit einer relativ hohen Dynamik der Bodenfeuchte innerhalb des ganzen Jahres.

SMOSHYD - ein deutscher Beitrag zur europäischen SMOS Mission

Das durch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geförderte Projekt verfolgt das Ziel, Methodiken zur Ableitung der Bodenfeuchte aus passiven Mikrowellendaten von SMOS zu verifizieren und zu untersuchen, inwiefern deren Genauigkeit sich durch Einbeziehung von Zusatzinformationen verbessern lässt. Hierbei soll ein multiskaliger Ansatz verfolgt werden, der sich nicht ausschließlich auf Daten von SMOS stützt, sondern Geländemessdaten, Modellierungen, Flugzeugdaten und Satellitendaten zusammenführt. Hierdurch soll ein substantieller deutscher Beitrag zur Kalibrierung und Validierung von SMOS Datenprodukten geleistet werden. Für einen Überblick der SMOS cal/val Messungen und Aktivitäten im Untersuchungsgebiet der Oberen Donau wird ein pdf als Download bereitgestellt. 

Im Folgenden werden einige Bilder gezeigt, die die Aktivitäten am Department für Geographie im Rahmen des Projektes illustrieren:

     

Bodenfeuchtemessung mit einem Handgerät (links) und der Aufbau einer kontinuierlich messenden Bodenfeuchtemessstation, bei der in unterschiedlichen Tiefen der Wassergehalt des Bodens gemessen wird (rechts).

Das Mikrowellenradiometer "ELBARA II" misst nach dem gleichen Prinzip wie der Satellit SMOS die natürlich von der Erde ausgestrahlte Mikrowellenstrahlung im L-band (1.4 GHz) aus der sich die Bodenfeuchte ableiten lässt.

Das Flugzeug "Skyvan" mit dem während Befliegungskampagnen flugzeuggetragene Radiometermessungen durchgeführt werden; davor das Team der LMU, das an der Flugkampagne 2008 teilgenommen hat.

Modelloutput des hydrologischen Modells "PROMET" mit dem Simulationen des Wasserhaushaltes des oberen Donaueinzugsgebietes durchgeführt werden können; Hier sind eine Bodenfeuchte- und Strahlungstemperaturkarte sowie der zeitliche Verlauf der Strahlungstemperaturen an einem Ort über das Jahr 2000 abgebildet.

Kontakt:

Prof. Dr. W. Mauser
Tel. +49 (0) 89 / 2180 - 6674
w.mauser@iggf.geo.uni-muenchen.de


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