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Meteorological Satellite Applications (MSA)

Auswertung und Validierung der Messungen von operationellen meteorologischer Satelliten - Nutzung neuer Algorithmen zur objektiven Analyse der Bilder von Wettersatelliten
Arbeit am Messmast in der Namib
Geräteinstallation am Turm in der Namibwüste (Gobebeb)

Die MSA-Forschungsgruppe gehört zum IMK-ASF im KIT*. Wir arbeiten an der Verbesserung der Auswertung von Messungen operationeller meteorologischer Satelliten, z.B. METEOSAT und EPS. Gegenwärtig ist die Hauptaufgabe die Validierung von Landoberflächen-Temperaturen, die im LSA-SAF** bestimmt werden. Die Validierungsaktivitäten wurden 2005 mit einer Station in Portugal (Evora) begonnen. Jetzt betreiben wir vier permanente Stationen in allen wesentlichen Klimazonen (ohne Tropen) im Blickfeld von METEOSAT: Portugal (Evora) gemäßigtes Klima mit vier Jahreszeiten, Senegal (Dahra) mit Regen- und Trockenzeit, Namibia (Gobabeb) im Wüstenklima und Namibia (RMZ-Farm, Kalahari) Halbwüste auf 1600m Höhe. Die Stationen sind zur Zeit die einzigen permanenten LST-Validierungsstationen.

Ein zweites Themengebiet ist die Integration neuer mathematischer Methoden und Algorithmen in unsere Forschungsarbeit. Die Erkennung und Klassifizierung von Wolken wurde durch Bildsegmentierung und Kontext basierte Analysen deutlich verbessert. Die Erkennung von Strukturen, z.B. großer Konvektionszellen war bisher nur durch erfahrene Personen interaktiv möglich. Jetzt wird die Analyse objektiv mit Algorithmen durchgeführt.

Komplexe nicht-lineare Berechnungen der Ausbreitung von Wärmestrahlung in der Atmosphäre wurden mit neuronalen Netzen deutlich beschleunigt. Die konventionelle Vorwärtsrechnung und die iterative Inversion für einen gegebenen Datensatz benötigt ca. einen Monat CPU-Zeit. Mit einem neuronalen Netz sind die gleichen Berechnungen nach fünf Minuten fertig. Eine solche Beschleunigung macht es möglich, Jahrzehnte von Satellitendaten (METEOSAT, 20 Jahre) mit vertretbarem Aufwand vollständig auszuwerten und dabei wertvolle klimatologische Datensätze zu gewinnen.

*Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK), Atmosphärische Spurenstoffe und Fernerkundung (ASF)
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

** Land-Surface-Analysis Satellite-Application-Facility.

*** Land-Surface-Temperature