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Umweltatlas Berlin

04.06 Oberflächentemperatur bei Tag und Nacht (Ausgabe 1993)

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Datengrundlage

Satellitendaten

Seit Anfang der 70er Jahre werden von den Raumfahrtagenturen Erderkundungssatelliten betrieben. Der Beobachtungssatellit Landsat-5 der USA, in dem sich das multispektrale Aufnahmesystem "Thematic Mapper" (TM) befindet, umkreist die Erde in einer annähernd polaren Umlaufbahn in 705 km Höhe. Bei jedem der etwa 1 1/2 Stunden dauernden Erdumläufe nimmt der Satellit auf der Tagseite der Erde einen 185 km breiten Streifen auf. Innerhalb von 16 Tagen wird die gesamte Erdoberfläche einmal erfaßt; der Bereich des Verflechtungsraumes Berlin wird in etwa 20 Sekunden überflogen. Die digitalen Daten werden durch Funk zur Erde übermittelt und auf Magnetband gespeichert. Die von dem Satelliten aufgenommenen Bildstreifen des Thermalkanals bestehen aus Zeilen von je etwa 1 500 einzelnen Bildpunkten (pixel), die am Boden jeweils eine Fläche von 120 m x 120 m abdecken. Tag- und Nacht-Flugrichtung sind nicht identisch, so daß sich im späteren Kartenbild unterschiedliche Ausschnitte ergeben. Aufnahmen zur Nachtzeit des Untersuchungsgebietes müssen vorab gesondert über die Bodenstation der europäischen Weltraumorganisation ESA in Italien bestellt werden.

Die insgesamt 7 Spektralkanäle von Landsat-TM reichen von einer Wellenlänge von 0,45 µm (blau-grünes Licht) bis zu 12,5 µm (Wärme-Infrarot).

Zur Darstellung der Oberflächentemperaturen wird der langwellige Wellenlängenbereich zwischen 10,4 bis 12,5 µm aufgenommen. Dieser Bereich der langwelligen Eigenstrahlung der Erdoberflächenelemente kann verhältnismäßig ungestört von den in der Atmosphäre vorhandenen Gasen die atmosphärischen Schichten passieren und wird daher auch als "Infrarotfenster" bezeichnet.

Die Auswahl der zwei Aufnahmen war gekoppelt an die (nicht zu beeinflussenden) Überflugzeiten des Berliner Gebietes jeweils am frühen Abend und Vormittag des darauffolgenden Tages sowie die meteorologischen Anforderungen. Um das Eigenverhalten der Oberflächenstrukturen möglichst ausgeprägt zu erfassen, darf keine Beeinflussung des Untersuchungsgebietes durch Bewölkung, vorherigen Niederschlag oder zu hohe Windgeschwindigkeiten vorhanden sein. Unter Berücksichtigung dieser Bedingungen konnten für das Sommerhalbjahr 1991 nur die Szenen vom 14.09., 21.45 Uhr MEZ (Aufnahme 49-222) und vom darauffolgenden 15.09., 10.30 Uhr MEZ (193-23) herangezogen werden. Die meteorologischen Bedingungen an der Station Dahlem der Freien Universität waren:

  • 14.09., 22.00 Uhr MEZ: Bewölkung: 0/8, Windgeschwindigkeit: 1,0 m/s, Lufttemperatur in 2 m Höhe: 13 °C
  • 15.09., 10.00 Uhr MEZ: Bewölkung: 1/8, Windgeschwindigkeit: 2,5 m/s, Lufttemperatur in 2 m Höhe: 23 °C

Die windschwache Hochdruckwetterlage vor und zum Zeitpunkt der Überfliegungen zeichnete sich durch eine Fortsetzung extremer Trockenheit mit Sonnenscheindauern im Bereich des astronomisch möglichen aus und war in dieser Hinsicht sehr gut zur Erfassung geeignet.

Terrestrische Messdaten

Zeitgleich wurden im Rahmen des parallel laufenden Klima-Gutachtens der TU-Berlin (Karten 04.02 - 04.05 und 04.07) Meßfahrten auf ausgesuchten Routen durchgeführt (Messung von Lufttemperatur, Wind und Dampfdruck in 2 m Höhe) sowie die Oberflächentemperaturen homogener Flächenstrukturen (Gewässer, großflächige Parkplätze) analog ermittelt. Es bestand somit die Möglichkeit, einerseits einen Vergleich berechneter und gemessener Oberflächentemperaturen durchzuführen, andererseits wurde die Einbindung der Oberflächentemperaturkarten in die Entwicklung der Klimafunktionskarte (Karte 04.07) durch die Parallelmessungen der Klimaparameter in 2 m Höhe erleichtert.

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