Übung 1: Der Hurrikanwirbel Katrina von der Wolkenoberseite bis hinunter zur Meeresoberfläche - Fortsetzung
a) Wolkenoberseite – MERIS
Ein Spektrometer ist ein optisches Instrument zur Messung von Eigenschaften des Lichts – in diesem Fall seiner Intensität – in einem bestimmten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Jedem Pixel wird nach einer Reihe von Kalibrierungskorrekturen ein bestimmter Wert zwischen 0 und 255 zugewiesen. Dieser steht für die Intensität des einfallenden Lichts innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbereichs. Der Wert 0 steht für die niedrigste, der Wert 255 für die höchste Intensität. Die Intensität des einfallenden Lichts hängt von der Reflektivität und Emissivität der betreffenden Bodenfläche im untersuchten Spektralbereich ab. Im Fall von MERIS bezieht sich die gemessene Intensität auf die Reflexion von Sonnenlicht. Der Sensor selbst gibt keine Strahlung ab. Einen solchen Sensor nennt man einen passiven Sensor. Die Größe der mit einem Pixel dargestellten Bodenfläche richtet sich nach der räumlichen Auflösung des Sensors.
Öffnen Sie die Dateien mit einigen Kanälen der MERIS-Aufnahme.
1. Untersuchen und vergleichen Sie die Aufnahmen und die zugehörigen Histogramme.
Ein Histogramm zeigt die Zahl der Pixel pro Intensitätswert in der gesamten Aufnahme. Hohe Werte (maximal 255 bei einer 8-Bit-Aufnahme) weisen auf hohe Reflektivität hin und umgekehrt. Empfohlene Kanäle: 1, 5, 10, 14.
Histogramme für die Kanäle 1, 5, 10 und 14 der MERIS-Aufnahme
Selbstverständlich wissen Sie, dass sichtbares Licht Wolken nicht durchdringen kann. Vielmehr reflektieren Wolken das sichtbare Licht vollständig und erscheinen daher weiß. MERIS jedoch erkennt auch die reflektierte Strahlung im NIR-Wellenlängenbereich (nahe Infrarot).
2. Untersuchen Sie optisch ein paar der räumlichen Teildatensätze der NIR-Kanäle, die ausschließlich den Hurrikan selbst zeigen. Verwenden Sie dazu beim Öffnen der Bilddateien die Beschneidungsfunktion und vergleichen Sie die Aufnahmen mit Kanal 8, der das reflektierte sichtbare Licht zeigt (rot).
3. Untersuchen Sie die Histogramme und äußern Sie sich zur Lichtdurchlässigkeit eines Hurrikans im NIR-Bereich, das heißt also zur Lichtdurchlässigkeit der Wolken in diesem Spektralbereich.
Hurrikan Katrina: Aufnahme von Envisat-MERIS-Kanal 5 (oben) und 13 (unten) sowie die zugehörigen Histogramme
4. Vergleichen Sie die Aufnahmen und die zugehörigen Histogramme. Lässt sich daraus mit Sicherheit schließen, dass elektromagnetische Strahlung Wolken nicht durchdringen kann?
Nun ist es an der Zeit für eine Visualisierung des Hurrikans Katrina. In der vorherigen Aufgabe haben Sie herausgefunden, dass elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von MERIS Wolken nicht durchdringen kann. Aus diesem Grund bedeutet Visualisierung in diesem Fall die bildliche Darstellung der Wolkenoberseiten von Hurrikan Katrina.
Versuchen Sie es mit ein paar RGB-Kombinationen.
5. Welche sind Ihrer Meinung nach für die Hurrikanüberwachung am besten geeignet?
6.Versuchen Sie eine annähernde Echtfarbenkombination zu erzielen, damit das Bild dem Seheindruck des menschlichen Auges beim Blick auf eine Wolkendecke von oben her möglichst nahe kommt.
7. Können Sie anhand des zusammengesetzten Echtfarbenbildes (True Colour Composite, TCC) die Rotationsrichtung erkennen? Dreht sich der Hurrikan im oder gegen den Uhrzeigersinn?
Untersuchen Sie gründlich das Auge des Hurrikans und vergleichen Sie es mit seinen Randbereichen.
8. Erkennen Sie den Grund für das unterschiedliche Aussehen?
Lesen Sie noch einmal den Einführungsabschnitt „Hurrikan Katrina“ über Katrinas Entstehung.
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