Helmholtz-Zentrum Deutsches Geoforschungszentrum

Ozean und Atmosphäre

GNSS-Reflektometrie (GNSS-R) ist eine innovative Fernerkundungsmethode, die Signale von Globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS) nutzt, die von der Erdoberfläche reflektiert werden, um verschiedene Umweltparameter wie Ozeanwellen, Windgeschwindigkeit und Niederschlag zu erfassen.

GNSS-R kann die signifikante Wellenhöhe bestimmen, indem die reflektierten GNSS-Signale von der Meeresoberfläche analysiert werden. Diese Signale liefern Informationen über die Rauhigkeit der Meeresoberfläche, die direkt durch die Wellenaktivität beeinflusst wird. Wenn GNSS-Signale von einer rauhen Oberfläche reflektiert werden, sind die Reflexionen diffus und die Eigenschaften dieser Reflexionen werden zur Messung von Ozean- und Atmosphärenparametern genutzt.  Die Hauptvorteile dieser Technik sind ihre Kosteneffizienz und ihre Eignung für die Implementierung auf kleinen Satelliten. Darüber hinaus reagieren L-Band-Signale weniger empfindlich auf Regentropfen und Wolken in der Atmosphäre, was diese Methode besonders nützlich für die Verfolgung und Untersuchung von Hurrikanen und extremen Wetterbedingungen macht.

GNSS-R kann auch die Niederschlagsintensität über dem Ozean messen. Niederschlag beeinflusst die Rauhigkeit der Meeresoberfläche und das dielektrische Verhalten des Wassers, was wiederum die Eigenschaften der reflektierten GNSS-Signale verändert.

Insgesamt bietet GNSS-R eine vielseitige und kosteneffektive Möglichkeit zur Überwachung verschiedener ozeanischer und atmosphärischer Parameter. Es ergänzt bestehende Beobachtungstechniken und liefert kritische Daten zur Verbesserung von Wettervorhersagen und Klimamodellen.

Referenzen

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Asgarimehr, M., Hoseini, M., Semmling, M., Ramatschi, M., Camps, A., Nahavandchi, H., ... & Wickert, J. (2021). Remote sensing of precipitation using reflected GNSS signals: Response analysis of polarimetric observations. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing60, 1-12.

Asgarimehr, M. (2020). Spaceborne GNSS reflectometry: remote sensing of ocean and atmosphere (Doctoral dissertation, Technische Universität Berlin).

Hoseini, M., Asgarimehr, M., Zavorotny, V., Nahavandchi, H., Ruf, C., & Wickert, J. (2020). First evidence of mesoscale ocean eddies signature in GNSS reflectometry measurements. Remote Sensing12(3), 542.

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Asgarimehr, M., Zavorotny, V., Wickert, J., & Reich, S. (2018). Can GNSS reflectometry detect precipitation over oceans? Geophysical Research Letters45(22), 12-585.

Asgarimehr, M., Wickert, J., & Reich, S. (2018). TDS-1 GNSS reflectometry: Development and validation of forward scattering winds. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing11(11), 4534-4541.

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