Neuer Satellit, der den Niederschlag auf der Erde vom Weltraum aus messen kann

Das Messen der Niederschlagsmenge, die an einem bestimmten Ort fällt, ist einfach, wenn dieser Ort über ein Gerät verfügt, das Niederschlagsdaten genau aufzeichnen und übertragen kann. Im Gegensatz dazu ist es logistisch recht schwierig, die Menge und Art des Niederschlags zu messen, der an jedem Ort auf die Erde fällt. Wichtig ist, dass diese Informationen eine Fülle von Daten zur Charakterisierung und Vorhersage der Wasser-, Energie- und biogeochemischen Kreisläufe der Erde liefern könnten.

Wissenschaftler der China Meteorological Administration haben einen Satelliten entwickelt und gestartet, der den Niederschlag auf der Erde mit Radar messen soll, während er im Weltraum umkreist.

Dies ist die erste von zwei Niederschlagsmissionen, die das Team geplant hat, um das Auftreten, die Art und die Intensität von Niederschlägen auf der ganzen Welt genau zu messen, auch über Ozeanen und komplexem Gelände. Der Satellit FY-3G soll insbesondere die dreidimensionale (3D) Form von Niederschlägen und anderen Niederschlägen für Wettersysteme in den mittleren und unteren Breitengraden der Erde beurteilen.

Das Team veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Ausgabe vom 19. Dezember 2023 Zeitschrift für Fernerkundung.

„Der erste aktive Niederschlagsmesssatellit in China (FY-3G) wurde entwickelt und erfolgreich gestartet, und der Inbetriebnahmetest der Satellitenplattform und der Instrumente erfolgte.“ [was] abgeschlossen, was eine hervorragende Leistung verdeutlicht. „Die aktiven und passiven Mikrowelleninstrumente in Kombination mit optischen Bildgebungsinstrumenten … erhalten hochpräzise Beobachtungsdaten des globalen Niederschlags“, sagte Peng Zhang, Erstautor des Übersichtsartikels und leitender Wissenschaftler des polarumlaufenden meteorologischen Satellitenprogramms FY-3 am National Satellite Meteorologisches Zentrum in Peking, China.

Zhang fügte hinzu: „Der Satellit kann auch mit dem GPM-Satelliten (Global Position Measurement) im Orbit zusammenarbeiten, um die Fähigkeit von Wissenschaftlern zu verbessern, die Struktur und den Mechanismus des globalen Niederschlags zu untersuchen sowie Wasserkreislaufforschung durchzuführen.“

FY-3G ist die erste Niederschlagssatellitenmission aus China und die dritte derartige Mission weltweit. Mithilfe der im Satelliten integrierten Fernerkundungsinstrumente kann der Satellit Wolken, Niederschläge und atmosphärische Profile messen.

Konkret arbeitet das aktive Fernerkundungs-Niederschlagsmessradar (PMR) mit einem passiven Mikrowellenbildgeber MWRI-RM zusammen, der optimiert wurde, um die Erkennung schwächerer Niederschläge über Land und fester Niederschlagsformen zu verbessern. Ein optisches Bildgebungsinstrument, das MERSI-RM, unterstützt andere Mikrowelleninstrumente bei der Messung von Wolken und Niederschlägen, um die Niederschlagsmessung in niedrigen Umlaufbahnen und die Infrarot-Niederschlagsschätzung in hohen Umlaufbahnen zu erleichtern.

Das ebenfalls im Satelliten enthaltene GNOS-II-Instrument nutzt Variationen in den Daten des globalen Navigationssatellitensystems (GNSS), um Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Meeresoberflächengeschwindigkeit aus dem Weltraum genau zu messen. Der FY-3G verfügt außerdem über einen polarisierten Kurzwellen-Infrarot-Mehrwinkel-Imager (PMAI) und einen integrierten Kalibrator mit hoher radiometrischer Genauigkeit (HAOC).

Als Niederschlagsmessgerät ist das Hauptinstrument des FY-3G-Satelliten das aktive Niederschlagsmessradar PMR, das eine 3D-Darstellung des fallenden Niederschlags erstellt. Die vom Instrument gesammelten Daten können dann zur Berechnung der Niederschlagsintensität und -art verwendet werden, wodurch die Genauigkeit von Messungen aus dem Weltraum verbessert wird.

„China hat erfolgreich einen Niederschlagsmesssatelliten gestartet [FY-3G]Die Testergebnisse der Kommission zeigen, dass die Messleistung überlegen ist und hochpräzise 3D-Niederschlagsmessinformationen erhalten werden können. FY-3G und GPM können im Orbit eine virtuelle Konstellation bilden, was die Fähigkeit zur Messung und Untersuchung globaler Niederschläge erheblich verbessert. Die globalen Beobachtungsdaten für FY-3G sind [freely available] an… weltweite Benutzer durch die Satellitendatenzentrum Fengyun„, sagte Zhang.

Wichtig ist, dass FY-3G unser Verständnis des globalen Niederschlags verbessert hat, was Wissenschaftlern helfen wird, die Wasser- und Energiekreisläufe unseres Planeten besser zu interpretieren und vorherzusagen. Diese Daten werden verwendet, um die Vorhersage extremer Wetterereignisse zu verbessern und die Entwicklung des Niederschlagssatelliten der nächsten Generation des Programms, FY-5, zu unterstützen.

Das Team ist durch die Daten, die es von FY-3G erhalten hat, ermutigt, es sind jedoch weitere Datenverarbeitungsarbeiten erforderlich, um die Kapazität des Satelliten und zukünftige Anwendungen vollständig zu erfassen.

„Als nächstes werden wir die Entwicklung einer Niederschlagsereignisdatenbank und eines Niederschlagsdatensatzes auf der Grundlage der FY-3G-Satellitendaten beschleunigen. Wir planen außerdem, die quantitative Inversionsgenauigkeit des aktiven Radarniederschlags zu verbessern und den globalen Datendienst des FY-3G-Satelliten zu stärken.“ „Wir werden auch weiterhin den weiteren Satellitenentwicklungsplan vorantreiben, um eine kontinuierliche Niederschlagsbeobachtung sicherzustellen“, sagte Zhang.