Nacke, Gudrun (1989) Ableitung der Bodenalbedo aus METEOSAT-Daten. (PhD/ Doctoral thesis), Christian-Albrechts-Universität Kiel, Kiel, Germany, 145 pp.

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Abstract

Zur Ableitung der Bodenalbedo aus METEOSAT - Daten müssen verschiedene Korrekturen vorgenommen werden: a)eine Wolkenelimination, b) eine Atmosphären-, c) eine Winkelkorrektur und d) eine spektrale Korrektur. Zur Wolkenerkennung wurde ein Extremwertverfahren entwickelt, das gleichzeitig eine Minimierung des Atmosphäreneinflusses bewirkt. Nach Anwendung dieses Verfahrens muß nur noch ein kleiner Einfluß der Atmosphäre behandelt werden. Für die Korrekturen im wolkenfreien Fall wurde mit Strahlungstransportsimulationen ein synthetischer Datensatz bestehend aus gefilterter und ungefilterter Bodenalbedo, METEOSAT - Strahldichte, Gesamtwasserdampfgehalt, optischer Dicke der Atmosphäre und dem Anisotropiefaktor am Boden erzeugt. Die multivariate Analyse des Datensatzes ergab als Auswertemodell einen linearen Zusammenhang zwischen gefilterter Bodenalbedo (Bodenalbedo im METEOSAT - Kanal), METEOSAT - Strahldichte, Gesamtwasserdampfgehalt, optischer Dicke und Anisotropiefaktor am Boden. Unter Berücksichtigung realistischer Fehler der Eingangsgrößen kann hiermit eine kombinierte Atmosphären- und Anisotropiekorrektur
erfolgen. Das breite Spektrum an Reflexionseigenschaften, das in der Analyse berücksichtigt wurde, sowie der nach der Anwendung des Extremwertverfahrens geringe Atmosphäreneinfluß bewirken, daß die Atmosphärenparameter verglichen mit dem Anisotropieverhalten der Oberfläche nur eine untergeordnete Rolle spielen. Die Analyse des Datensatzes ergab gleichfalls einen linearen Zusammenhang zwischen ungefilterter und gefilterter Bodenalbedo, wobei im wesentlichen das spektrale Reflexionsvermögen der Oberfläche und weniger die Atmosphäre bestimmend ist. Bei Berücksichtigung von Zusatzinformationen beträgt die Genauigkeit der solaren Bodenalbedo 0.04 bis zu einem Sonnenzenitwinkel von 66.45° und für die meisten Blickwinkelgeometrien. In der Anwendung konnte für den Januar und Juni 1983 11:30 UT gezeigt werden, daß die Bodenalbedo über Afrika bei hohem Sonnenstand mit genügender Genauigkeit auch ohne Zusatzinformationen abgeleitet werden kann. Der maximale Fehler im Juni beträgt 0.03 und im Januar 0.034. Im Vergleich mit ebenfalls aus Satellitendaten abgeleiteten Werten der Bodenalbedo anderer Autoren in der westafrikanischen Sahelzone lagen die hier abgeleiteten Werte etwas niedriger, in einigen Fällen stimmten sie innerhalb der angegebenen Fehlergrenzen überein. Vergleiche mit in-situ Messungen der Bodenalbedo in der Sahara über sechs verschiedenen Oberflächen ergab in zwei Fällen eine gute Übereinstimmung innerhalb der Fehlergrenzen, bei den anderen traten größere Differenzen auf.

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