Was ist hier abgebildet?

Rauchschwaden, ein Ausschnitt aus der Seerosen-Serie von Monet oder doch etwas ganz anderes? 

Auflösung des Bilderrätsels:

Das TerraSAR-X-Bild zeigt eine Gewitterzelle mit außergewöhnlich starken Niederschlägen vor der karibischen Küste Panamas, die oben im Bild als schlierenhafte Erscheinung zu sehen ist.

Grundsätzlich bietet Radar den entscheidenden Vorteil, dass man Aufnahmen von der Erdoberfläche bei nahezu allen Wetterverhältnissen durchführen kann - ungetrübt durch Nebel und Wolken. Optischen Systemen gelingt dies nur bei freier Sicht. Beide TerraSAR-X-Sensoren verwenden zur Bilderzeugung elektromagnetische Wellen, wobei die Fähigkeit Wolken zu durchdringen vor allem von der verwendeten Wellenlänge abhängt - je größer die Wellenlänge, desto besser gelingt dies. Die Mikrowellenimpulse von TerraSAR-X haben eine Wellenlänge von etwa drei Zentimetern und durchdringen normalerweise eine Wolkendecke mühelos. Optische Sensoren hingegen arbeiten im Infrarot- oder im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Diese Strahlung wird von den Wolken reflektiert, folglich kann die darunter liegende Erdoberfläche nicht beobachtet werden. Manche Gegenden der Erde, die ständig unter einer dichten Wolkendecke liegen, wie beispielsweise tropischer Regenwald, lassen sich daher mit optischen Geräten nie vollständig kartieren.

Das Detektieren des Niederschlags im gezeigten TerraSAR-X-Bild ist einerseits damit zu erklären, dass eine Rückstreuung an den Niederschlagspartikeln (Regen, Hagel, Schnee- und Eiskristalle) erfolgt und andererseits die Signale durch das Niederschlagsvolumen an Intensität verlieren. Die Abschwächung der Signale durch den Niederschlag dominiert, sodass einige Bereiche abgeschattet sind. Die hellen und schleierhaften Gebiete sind dem Radar zugewandt und weisen auf den Effekt der Rückstreuung an der Regenzelle hin. Die darüber liegenden, in dunkelblau und schwarz erscheinende Zonen sind vom Radar abgewandt - hier dominiert der Abschattungseffekt.

Die aufgenommene Szene erstreckt sich über etwa 18 Kilometer mal 64 Kilometer und wurde im Dualpolarisationsmodus erzeugt, denn hiermit lässt sich der Informationsgehalt einer Aufnahme deutlich steigern. Die Farben ergeben sich durch die Überlagerung zweier Einzelbilder (rot und grün) des gleichen Gebiets, die in diesem Modus gleichzeitig mit unterschiedlich polarisierten Signalen aufgenommen wurden und einem dritten Bild (blau), das sich aus der Differenz der Originalbilder errechnen lässt. Jetzt werden die unterschiedlichen Rückstreumechanismen sichtbar: Die Grünfärbung weist auf eine Oberflächenstreuung hin - das Radarsignal wird dabei ohne Umwege direkt zur Antenne reflektiert. Rottöne weisen auf eine Zweifachreflexion hin, die in dieser Szene allerdings kaum zu beobachten ist, da sie vor allem in Stadtgebieten auftritt. Blautöne sind im Bereich der Gewitterzelle zu sehen und können als Volumenstreuung gedeutet werden, da das Signal von vielen einzelnen Regentropfen und Hagelkörnern zur Radarantenne zurückgestreut wird. Erst mit der Verwendung noch größerer Wellenlängen von beispielsweise 20 Zentimetern wäre es möglich auch die gezeigte Gewitterzelle zu durchdringen. Dazu bräuchte man Radarsysteme, die im L-Band bei 1,5 Gigahertz arbeiten - für sie wäre auch dieses Wetterereignis kein Hindernis.

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

KP