Satellite Application Facilities (SAFs) sind Zentren zur Verarbeitung von Satellitendaten und integraler Bestandteil des Application Ground Segment von EUMETSAT. MeteoSchweiz ist seit 2004 Partner des Projekts «Satellite Application Facility on Climate Monitoring» (CM SAF) zur Klimaüberwachung.
| Projektanfang | 01.03.2022 |
|---|---|
| Projektende | 28.02.2027 |
| Region | International |
| Status | Aktuelle Projekte |
Die SAF zur Klimaüberwachung leitet Klimadatenaufzeichnungen physikalischer Wolkenparameter, die Oberflächenstrahlung und die Strahlungsbilanz am Rand der Atmosphäre sowie den Wasserdampf in der Atmosphäre aus Satellitendaten ab.
Im CM SAF Projekt befasst sich MeteoSchweiz mir der Bilanz der Erdoberflächenstrahlung (Surface Radiation Budget, SRB). Das SRB ist eine essentiale Klimavariable (ECV). MeteoSchweiz leitet eine CM SAF-Aktivität zur Erstellung eines 40-jährigen Klimadatensatzes für die gesamte Strahlungsbilanz der Erdoberfläche, einschließlich der einfallenden Sonnenstrahlung an der Oberfläche, der Albedo und der langwelligen Strahlungskomponenten anhand von Meteosat Satellitenmessungen. Der CM SAF-Partner RMI (à www.meteo.be) modelliert den latenten und sensiblen Wärmefluss basierend auf den MeteoSchweiz-Strahlungskomponenten sowie externen, satellitengestützten Informationen über den Vegetationszustand und die Bodenfeuchtigkeit.
Dieser Klimadatensatz reicht bis 1983 zurück und ist stündlich aufgelöst. Die Daten können Wissenschaftler dann für die Analyse des gesamten Strahlungs- und Wärmeflusses über Afrika und Europa nutzen.
In der aktuellen Projektphase (2022 bis 2027) erstellt MeteoSchweiz in Zusammenarbeit mit dem DWD einen globalen Datensatz zur gesamten Bilanz der Erdoberflächenstrahlung.
Meteoschweiz hat im CM SAF Projekt einen Klimadatensatz zur Wolkenbedeckung erstellt. Die Klimadaten basieren auf Messungen der Meteosat-Satelliten der ersten und zweiten Generation (1983-2020) und bedecken Afrika und weite Teile Europas mit einer räumlichen Auflösung von 0.05°.
Der Wolkendatensatz ist eine wertvolle Quelle für Klimainformationen. Er kann Beobachtungen mit blossem Auge (SYNOP) in Regionen mit einer geringen Bodenobservationsdichte oder mit grosser räumlicher Variabilität der Wolkendecke, z.B. im Gebirge oder an der Küste, erweitern bzw. ergänzen. Zusätzlich werden Wolkeninformationen oft als Input für die Ableitung physikalischer Parameter aus Satellitendaten benötigt, beispielsweise Eigenschaften von Land- und Meeresoberflächen, Oberflächenstrahlungsflüsse oder atmosphärische Zustandsvariablen wie Feuchtigkeit und Temperatur.
Der Wolkenmasken-Algorithmus basiert auf den kontinuierlichen Bewölkungswerten statt auf dem traditionellen Ansatz mit binärem Entscheidungsbaum. Die Werte werden für verschiedene Kanäle sowie für verschiedene räumliche und zeitliche Auflösungen berechnet. Jeder Wert bringt eine Wahrscheinlichkeit für die Wolkenbedeckung des jeweiligen Pixels (wolkig: Wert > 0, wolkenfrei: Wert < 0). Das Endergebnis, die Bewölkungswahrscheinlichkeit, wird erzielt durch das Aufaddieren aller verfügbaren Werte. Dabei berücksichtigt man die unterschiedliche Variabilität der Werte am Tag, in der Nacht oder auch über schneebedeckten Gebieten.
Die Landoberflächentemperatur (LST) ist ein Maß dafür, wie heiß oder kalt die oberste Erdoberfläche ist. Für Klimawisenschaftler ist die Temperatur der obersten Erdschicht äusserst wichtig, um den Austauschs der Landoberfläche und der bodennahen Atmosphäre zu studieren. Ergänzend zur Lufttemperatur ist sie ein unabhängiges Temperaturmaß zur Erfassung des Klimawandels.
Die LST kann aus Infrarotmessungen der ersten und zweiten Generation der Meteosatsatelliten bestimmt werden. MeteoSchweiz hat hier einen langen LST-Klimadatensatz als Beitrag zum CM SAF-Projekt veröffentlicht. Dieser Klimadatensatz ist stündlich verfügbar und deckt große Teile Europas und Afrikas mit einer räumlichen Auflösung von 0.05 ° ab. Dies bedeutet, dass Informationen über die Erdtemperatur für jede Stunde des Tages vorhanden sind.
Die LST wird aus Satellitenmessungen unter Verwendung von Strahlungstransfermodellen abgeleitet. Satellitensensoren messen die Temperatur am oberen Rand der Atmosphäre. Um die Temperatur am Boden genau zu erfassen, müssen wir die Strahlung der Atmosphäre korrigieren. Der Anteil der atmosphärischen Strahlungen wird anhand von Daten von Wettermodellen, wie z.B. dem atmosphärischen Wasserdampfgehalt, mit einer Strahlungstransfermodellierung berechnet.
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