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SCIAMACHY englisch Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography griechisch σκιαμαχή sinngemäß g

SCIAMACHY

SCIAMACHY (englisch Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography; griechisch σκιαμαχή, sinngemäß gegen Schatten kämpfen) ist eines von zehn Instrumenten auf dem europäischen Umweltsatelliten Envisat und erstellte globale Karten von verschiedenen atmosphärischen Spurengasen (O3, NO2, O2, H2O, CH4, CO2, CO, BrO, OClO, SO2, IO) und anderen Parametern. Die spektralen Daten wurden vielmals mithilfe der DOAS-Methode ausgewertet.

SCIAMACHY an Bord von Envisat wurde auf einer Ariane-5-Rakete am 1. März 2002 von Kourou in Französisch-Guyana in eine sonnensynchrone polare Umlaufbahn auf eine Höhe von 799,8 Kilometern mit einem Inklinationswinkel von 98,6° gebracht. Am 8. April 2012 endeten die Messungen durch den Verlust der Kommunikation mit Envisat. Die Flugrichtung auf der Tagesseite der Erde ist von Nord nach Süd. Aufgrund der Sonnensynchronizität sind die lokalen Überflugzeiten an einer festen lokalen Ortszeit über Mitteleuropa um 10 Uhr vormittags. In polaren Breiten waren auch Messungen zu anderen Tageszeiten möglich. Messungen auf der Nachtseite der Erde wurden unter anderen für Kalibrationen benutzt. Für eine Erdumlaufbahn benötigt der Satellit ca. 100 Minuten. Im Laufe eines Tages werden etwas mehr als 14 Umlaufbahnen geflogen. Damit eignete sich SCIAMACHY für die globale Erdbeobachtung.

Beobachtungsgeometrien Bearbeiten

SCIAMACHY, Nadir- und Randabtastung.

SCIAMACHY wird in verschiedene Beobachtungsgeometrien täglich in einer festgelegten Reihenfolge betrieben:

  • Nadir-Beobachtung: Hierbei wird die Luftsäule unterhalb des Satelliten detektiert. Das Gesichtsfeld des Spektrometers in Höhe der Erdoberfläche von ca. 750 km ist 25 × 0,6 km², durch die Geschwindigkeit des Satelliten von 7 km/s und die Frequenz des Abtastspiegels von 240 km/s beträgt die Auflösung SCIAMACHYs in dieser Beobachtungsgeometrie ungefähr 30 km in Flugrichtung und 240 km quer der Flugrichtung. Diese Beobachtungsgeometrie liefert eine relativ gute räumliche horizontale Auflösung. In der Nadir-Geometrie werden im Wesentlichen Spurengassäulen gemessen. Mit einer Ausnahme können auch Spurengasprofile gemessen werden, jedoch ist die vertikale Auflösung der Ozonprofile geringer als in der Limb-Geometrie.
  • Limb-Beobachtung (engl. für Rand) oder Randabtastungs-Beobachtung: Das Gesichtsfeld beträgt in dieser Beobachtungsgeometrie 110 km quer der Flugrichtung und 2,6 km vertikal in einem ca. 4fach größeren Abstand von ca. 3000 km. Bei Limb-Streulichtmessungen wird die Erdatmosphäre tangential von der Erdoberfläche bis 92 km Tangentenhöhe in Schritten von 3 km abgetastet. Diese Messungen dauern insgesamt ca. 90 s. In dieser Zeit bewegt sich der Satellit um ca. 630 km vorwärts, wodurch sich eine relativ schlechte räumliche horizontale Auflösung von 960 × 630 km2, aber eine relativ gute vertikale Auflösung der Messungen von 3 km ergibt.
  • Sonnen- und Mond-Okkultationsbeobachtung: Es wird ein Spektrum mit der Sonne oder dem Mond als direkten Hintergrund aufgenommen. Das Gesichtsfeld ist 30 km in azimutaler und 2,5 km in vertikaler Richtung. Die hohe Intensität des Sonnen- und Mondlichts ermöglicht sehr kurze Integrationszeiten von ca. 62 ms. Eine komplette vertikale Messung dauert daher lediglich 1 s und das Gesichtsfeld entspricht in diesem Beobachtungsmodus auch der Auflösung von 30 km horizontal × 2,5 km vertikal. Okkultationsmessungen gehören aufgrund der großen aufgenommenen Intensitäten zu den genauesten Messungen von hoher Qualität. Okkultationsmessungen können nur zu bestimmten Tageszeiten (Sonnenauf- und -untergang) gemacht werden. Daher ist nur eine schlechte räumliche Abdeckung gegeben.

Das Acht-Kanal-Spektrometer misst transmittiertes, in der Erdatmosphäre gestreutes, und an der Erdoberfläche reflektiertes Sonnenlicht im ultravioletten bis nahinfraroten Spektralbereich (s. Tab. 1). Aus den Messungen können je nach Beobachtungsgeometrie Gesamtsäulengehalte und Profile von Spurengasen und Aerosolen sowie Wolkenparameter abgeleitet werden. Zudem wird in sechs Kanälen die Polarisation des Lichtes gemessen. Eine 5-Watt-Wolfram-Weißlichtlampe, eine NePtCr-Kathoden-Entladungslampe und die Aufnahme von Sonnenspektren in verschiedenen Beobachtungsgeometrien werden für Kalibrationen benutzt.

Tab.1: SCIAMACHY-Kanäle
Kanal Wellenlänge [nm] Auflösung [nm] Detektormaterial Temperatur [K]
1 214-314 0,21 Si 200
2 309-404 0,22 Si 200
3 392-605 0,47 Si 235
4 598-790 0,42 Si 235
5 776-1056 0,55 Si 235
6 991-1750 1,56 InGaAs 200
7 1940–2040 0,21 InGaAs 150
8 2260–2384 0,24 InGaAs 150

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SCIAMACHY englisch Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography griechisch skiamaxh sinngemass gegen Schatten kampfen ist eines von zehn Instrumenten auf dem europaischen Umweltsatelliten Envisat und erstellte globale Karten von verschiedenen atmospharischen Spurengasen O3 NO2 O2 H2O CH4 CO2 CO BrO OClO SO2 IO und anderen Parametern Die spektralen Daten wurden vielmals mithilfe der DOAS Methode ausgewertet SCIAMACHY an Bord von Envisat wurde auf einer Ariane 5 Rakete am 1 Marz 2002 von Kourou in Franzosisch Guyana in eine sonnensynchrone polare Umlaufbahn auf eine Hohe von 799 8 Kilometern mit einem Inklinationswinkel von 98 6 gebracht Am 8 April 2012 endeten die Messungen durch den Verlust der Kommunikation mit Envisat Die Flugrichtung auf der Tagesseite der Erde ist von Nord nach Sud Aufgrund der Sonnensynchronizitat sind die lokalen Uberflugzeiten an einer festen lokalen Ortszeit uber Mitteleuropa um 10 Uhr vormittags In polaren Breiten waren auch Messungen zu anderen Tageszeiten moglich Messungen auf der Nachtseite der Erde wurden unter anderen fur Kalibrationen benutzt Fur eine Erdumlaufbahn benotigt der Satellit ca 100 Minuten Im Laufe eines Tages werden etwas mehr als 14 Umlaufbahnen geflogen Damit eignete sich SCIAMACHY fur die globale Erdbeobachtung Beobachtungsgeometrien Bearbeiten nbsp SCIAMACHY Nadir und Randabtastung SCIAMACHY wird in verschiedene Beobachtungsgeometrien taglich in einer festgelegten Reihenfolge betrieben Nadir Beobachtung Hierbei wird die Luftsaule unterhalb des Satelliten detektiert Das Gesichtsfeld des Spektrometers in Hohe der Erdoberflache von ca 750 km ist 25 0 6 km durch die Geschwindigkeit des Satelliten von 7 km s und die Frequenz des Abtastspiegels von 240 km s betragt die Auflosung SCIAMACHYs in dieser Beobachtungsgeometrie ungefahr 30 km in Flugrichtung und 240 km quer der Flugrichtung Diese Beobachtungsgeometrie liefert eine relativ gute raumliche horizontale Auflosung In der Nadir Geometrie werden im Wesentlichen Spurengassaulen gemessen Mit einer Ausnahme konnen auch Spurengasprofile gemessen werden jedoch ist die vertikale Auflosung der Ozonprofile geringer als in der Limb Geometrie Limb Beobachtung engl fur Rand oder Randabtastungs Beobachtung Das Gesichtsfeld betragt in dieser Beobachtungsgeometrie 110 km quer der Flugrichtung und 2 6 km vertikal in einem ca 4fach grosseren Abstand von ca 3000 km Bei Limb Streulichtmessungen wird die Erdatmosphare tangential von der Erdoberflache bis 92 km Tangentenhohe in Schritten von 3 km abgetastet Diese Messungen dauern insgesamt ca 90 s In dieser Zeit bewegt sich der Satellit um ca 630 km vorwarts wodurch sich eine relativ schlechte raumliche horizontale Auflosung von 960 630 km2 aber eine relativ gute vertikale Auflosung der Messungen von 3 km ergibt Sonnen und Mond Okkultationsbeobachtung Es wird ein Spektrum mit der Sonne oder dem Mond als direkten Hintergrund aufgenommen Das Gesichtsfeld ist 30 km in azimutaler und 2 5 km in vertikaler Richtung Die hohe Intensitat des Sonnen und Mondlichts ermoglicht sehr kurze Integrationszeiten von ca 62 ms Eine komplette vertikale Messung dauert daher lediglich 1 s und das Gesichtsfeld entspricht in diesem Beobachtungsmodus auch der Auflosung von 30 km horizontal 2 5 km vertikal Okkultationsmessungen gehoren aufgrund der grossen aufgenommenen Intensitaten zu den genauesten Messungen von hoher Qualitat Okkultationsmessungen konnen nur zu bestimmten Tageszeiten Sonnenauf und untergang gemacht werden Daher ist nur eine schlechte raumliche Abdeckung gegeben Das Acht Kanal Spektrometer misst transmittiertes in der Erdatmosphare gestreutes und an der Erdoberflache reflektiertes Sonnenlicht im ultravioletten bis nahinfraroten Spektralbereich s Tab 1 Aus den Messungen konnen je nach Beobachtungsgeometrie Gesamtsaulengehalte und Profile von Spurengasen und Aerosolen sowie Wolkenparameter abgeleitet werden Zudem wird in sechs Kanalen die Polarisation des Lichtes gemessen Eine 5 Watt Wolfram Weisslichtlampe eine NePtCr Kathoden Entladungslampe und die Aufnahme von Sonnenspektren in verschiedenen Beobachtungsgeometrien werden fur Kalibrationen benutzt Tab 1 SCIAMACHY Kanale Kanal Wellenlange nm Auflosung nm Detektormaterial Temperatur K 1 214 314 0 21 Si 2002 309 404 0 22 Si 2003 392 605 0 47 Si 2354 598 790 0 42 Si 2355 776 1056 0 55 Si 2356 991 1750 1 56 InGaAs 2007 1940 2040 0 21 InGaAs 1508 2260 2384 0 24 InGaAs 150Weblinks BearbeitenESA SCIAMACHY englisch DLR SCIAMACHY News IUP IFE Bremen SCIAMACHY Homepage SCIAMACHY Portal Abgerufen von https de wikipedia org w index php title SCIAMACHY amp oldid 222992004