Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tomografie der Wetterküche per GPS

08.04.2004


Deutsche Forschungsgemeinschaft beauftragte Leipziger Meteorologen mit Modellrechnungen



Es ist schon komfortabel, im Auto nicht Karten entfalten und Atlanten wälzen zu müssen, sondern lediglich der Stimme zu folgen, die ansagt, wohin der richtige Weg führt. Nur manchmal stolpert auch das beste Navigationssystem, Sender und Empfänger "sehen" sich für Sekunden nur unscharf. Dann haben die Ereignisse in der Atmosphäre die Verbindung zwischen Satelliten und Auto beeinflusst. Die Meteorologen brachte das auf die Idee, dass man diese Irritationen des GPS in die Wetterbeobachtung einbeziehen könnte. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft beauftragte Wissenschaftler der Universität Leipzig, Modelle zu errechnen.



GPS (Global Positioning System) ist ein vom amerikanischen Verteidigungsministerium geschaffnes und betriebenes System, das aus mindestens 24 Satelliten besteht, welche die Erde in einer Höhe von rund 20000 Kilometern umkreisen. Die GPS-Satelliten senden ein Signal aus, das die genaue Ortsbestimmung eines GPS-Empfängers ermöglicht. GPS wird sowohl in der Luft-, Land- und Seefahrtnavigation als auch bei der Landvermessung und anderen Anwendungen eingesetzt, bei der es auf genaue Positionsbestimmung ankommt.

"Besonders stark ist die Gefahr der Ablenkung für die Signale in der 80 bis 400 Kilometer hohen Ionosphäre, also dem ’Dachgeschoss" der Atmosphäre, aber auch in unteren Stockwerken, dort wo sich das Wetter abspielt werden die GPS-Signale beeinflusst, erläutert Dr. Armin Raabe, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Meteorologie der Fakultät für Physik und Geowissenschaften der Universität Leipzig, die Abläufe zwischen Satellit und Erde. "Deshalb wird das System in kürzesten Abständen immer wieder mit den jeweiligen Erscheinungen der Atmosphäre abgeglichen und die Daten für die Positionierung werden neu berechnet. Wenn man diese Berechnung aber unterlässt, kann man anhand der Ablenkungen u.a. ziemlich genaue Aussage treffen, wie viel Wasserdampf sich in dem Teil der Atmosphäre befindet durch den die GPS Signale sich bewegen ."

Doch diese Aussage allein hilft den "Wetterfröschen" für ihre Vorhersagen noch viel nicht weiter. Sie müssen genau wissen, in welchen Höhen sich der Dampf befindet und wie sich die Masse gliedert. "Dazu kann man auch die vor drei - vier Jahren erstmals gestarteten Low Earth Orbiter - kurz LEO - einsetzen, die sich ganz flach über der Ionosphäre, also noch unterhalb der GPS-Satelliten, bewegen. Die haben sowohl Kontakt zum GPS als auch zu Empfängern auf der Erde", so Raabe. "In ihrer Wanderung um die Erde ergibt sich ein Netz von Signalen, das reich ist an Knotenpunkten. Dieses Netz kann - anders als die überschneidungsfreien GPS-Signale - auch messen, wie sich Wasserdampf in der Atmosphäre verteilt. Es ergibt sich also nicht nur ein Draufblick auf die Wetterküche, sondern deren Tomografie, deren etagenweise Analyse."

Die Aufgabe, mit der die Deutsche Forschungsgemeinschaft kürzlich das Institut für Meteorologie der Universität Leipzig und hier speziell Dr. Armin Raabe betraute, widmet sich nun speziell dem LEO-Einsatz. "Ein solches Gerät, der ’Champ-Satellit’, wurde beispielsweise vom Geoforschungszentrum Potsdam gestartet, andere von ähnlichen Institutionen. Noch wissen wir allerdings nicht genau, wie viele dieser Satelliten nötig sind, um ein Signal-Netz von jener Dichte zu knüpfen, die erforderlich ist, europaweit garantiert, immer im Bilde zu sein." Aussagen zum Balanceakt aus kostenintensiver Quantität der eingesetzten Satelliten und angestrebter Qualität der Datengewinnung soll die Raabe-Gruppe in den kommenden beiden Jahren treffen.

Um die Niederschlagsvorhersage verbessern zu können, müssen die GPS-Daten zudem noch mit der Gesamtmasse aller auf den verschiedensten anderen Wegen ermittelten Messungen verbunden werden. "Alle Daten laufen beim Deutschen Wetterdienst in Offenbach in einem Computer zusammen, und der ermittelt dann beispielsweise die Niederschlags-Wahrscheinlichkeiten. Doch dieses Modell, mit dessen Hilfe berechnet wird, und die Daten aus den Messungen der LEO müssen aufeinander abgestimmt werden. Hier fehlen noch die nötigen Verfahren der Einarbeitung in das bestehende Wettermodell".

Das Anfang April gestartete Projekt unter dem Titel "Voraussetzungen für eine GPS-Wasserdampftomographie in einer wettermodellrelevanten Ausflösung’’ ("Preconditions to GPS water vapour tomography with a resolution relevant for data assimilation in weather forecast models") wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit 60.000 Euro unterstützt.

weitere Informationen Dr. Armin Raabe
Telefon: 0341 97-32853
E-Mail: raabe@uni-leipzig.de

Dr. Bärbel Adams | Universität Leipzig
Weitere Informationen:
http://www.uni-leipzig.de/~meteo

Weitere Berichte zu: GPS Meteorologie Tomografie Wetterküche

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas
20.04.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Von GeoFlow zu AtmoFlow
20.04.2018 | Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Moleküle brillant beleuchtet

23.04.2018 | Physik Astronomie

Sauber und effizient - Fraunhofer ISE präsentiert Wasserstofftechnologien auf Hannover Messe

23.04.2018 | HANNOVER MESSE

Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

23.04.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics