Übung 1: Meeresoberflächen
temperatur
Wie bereits gesehen, steht die Temperatur des Meeres in engem Zusammenhang mit verschiedenen globalen Vorgängen. Die Wassertemperatur beeinflusst nicht nur den globalen Wassertransport in den Meeren, sondern auch das globale Klima. Die oberflächlichen Schichten des Meeres stehen in direktem Kontakt mit der Luft über der Meeresoberfläche. Deshalb ist es zur Vorhersage von Wetter und Klima sowie vielen anderen Zwecken wichtig, ihre Temperatur zu beobachten.
|  | Der Golfstrom aus dem Weltraum – Meeresoberflächentemperatur (SST) | |
Es stehen viele Methoden zum Messen der Meeresoberflächentemperatur (engl. Sea Surface Temperature, SST) und ausreichend Daten für unterschiedliche Untersuchungsziele zur Verfügung. In unserem Fall sind wir an der Überwachung eines großen Strömungssystems interessiert, wofür uns die SST-Messung aus dem Weltraum mithilfe von thermischer Infrarot-Radiometrie oder passiver Mikrowellen-Radiometrie wertvolle Informationen liefern kann. Beide Methoden haben ihre Stärken und Schwächen. Die besten Bilder erhalten wir deshalb, wenn wir Daten der beiden Sensortypen miteinander kombinieren.
Alle Oberflächen geben Strahlung ab. Je wärmer die Oberfläche ist, desto stärker fällt die von ihr abgestrahlte Energie aus. Diese wird als Wärmestrahlung oder thermische Strahlung bezeichnet. Infrarot-Radiometriesensoren messen die thermische Strahlung der oberen 0,01 mm der Meeresoberfläche, die als Skin-SST bezeichnet wird. Teilchen in der Atmosphäre (insbesondere Wolken) absorbieren jedoch einen Teil der Energie, sodass nicht die gesamte emittierte Strahlung an den Sensoren eintrifft. Deshalb werden aus thermischen Infrarotmessungen häufig zusammengesetzte Bilder (Composites) erzeugt, die auf den zum Erstellen eines wolkenfreien Bildes erforderlichen, über eine Woche oder einen Monat gemessenen Daten beruhen.
Der Vorteil der passiven Mikrowellen-Radiometrie besteht darin, dass die langwellige Strahlung kaum durch Wolken beeinflusst wird. Allerdings fällt die Strahlung in diesem elektromagnetischen Bereich schwächer aus und ergibt eine im Vergleich zur thermischen Infrarotmessung geringere Genauigkeit und Auflösung.
Die monatlichen Composite-Bilder der nachfolgenden Übung wurden mit den Sensoren AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) an Bord des polarumlaufenden Umweltsatelliten (POES) der Wetter- und Ozeanographiebehörde NOAA der USA und AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer), einem der sechs Sensoren an Bord des EOS-PM-Satelliten Aqua, aufgenommen.
Übung mit LEOWorks
Öffne eines der SST-Bilder, auf das über die Links im Menü am rechten Rand zugegriffen werden kann.
1. Vergleiche das SST-Bild mit einer Karte im Schulatlas. Ist der Golfstrom erkennbar?
2. Untersuche das SST-Bild aufmerksam. Beachte die Temperaturskala – ihre Maßeinheit ist Kelvin. Welche durchschnittliche Temperatur weist die Oberfläche des Golfstroms auf? Der Wert kann in Grad Celsius umgerechnet werden.
Erstelle nun eine Animation aus der SST-Datenreihe von Juli 2011 bis Juli 2012. Zeige den Golfstrom auf und beobachte seine Temperaturschwankungen im Verlauf des Jahres.
Öffne Tools/Animation (Werkzeuge/Animation). Füge mit Add die Bilder hinzu und wähle eine geeignete Animationsgeschwindigkeit. Mit preview kann die Animation vor dem Speichern in einer Vorschau angezeigt werden.
3. Untersuche die Schwankungen und nenne zwei Gründe dafür, dass der Golfstrom als dynamischer Strom bezeichnet werden kann.
4. Zeige auf, in welchem Monat der Golfstrom am kältesten und in welchem Monat am wärmsten ist. Was kann in Bezug auf die Jahreszeiten des Golfstroms geschlossen werden?
5. Wähle einen Monat, in dem der Golfstrom durch die Meeresoberflächentemperatur am besten erkannt werden kann. Wie hoch ist der ungefähre Temperaturunterschied zwischen dem Golfstrom und den umliegenden Wassermassen? Ist dies unter Berücksichtigung der Trägheit, mit der große Gewässer ihre Temperatur ändern, und im Vergleich zum Rest des Nordatlantiks deiner Meinung nach ein bedeutender Temperaturunterschied? Ist es ein allmählicher Übergang?
6. Kommt es in höheren oder in niedrigeren Breitengraden zu den größeren Temperaturunterschieden? Erkläre, wie es zu dieser Aufteilung kommt.
7. Suche das neueste SST-Bild des Golfstroms. Vergleiche es mit der bereitgestellten Zeitreihe und beschreibe etwaige Unterschiede und/oder Ähnlichkeiten.
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