Første påvisning af regn over havet af navigationssatellitter

For at analysere klimaændringer eller give oplysninger om naturfarer, for eksempel, det er vigtigt for forskere at samle viden om regn. Bedre viden om nedbør og dens fordeling kunne, for eksempel, hjælpe med at beskytte mod flodoversvømmelser. På land, overvågningsstationer kan levere data ved at indsamle nedbør. På havet, det er ikke så nemt.

En ny tilgang fra et team omkring Milad Asgarimehr, der arbejder i GFZ-sektionen for Space Geodetic Techniques og på det tekniske universitet i Berlin, sammen med forskere fra Earth System Research Laboratory ved National Oceanic and Atmospheric Administration i USA (NOAA) og University of Potsdam, bruger information indeholdt i radarsignaler fra GNSS-satellitter (Global Navigation Satellite System) til at registrere regn over havet. Teknologien kaldes GNSS Reflectometry. Det er en innovativ satellit-fjernmålingsmetode med et bredt spektrum af geofysiske applikationer. As-garimehr og hans kolleger har nu offentliggjort deres resultater i tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve .

Ifølge forskerne, den nye tilgang kunne hjælpe med at overvåge atmosfærisk nedbør bedre end før. Asgarimehr:"Vores forskning kan tjene som udgangspunkt for udviklingen af ​​en ekstra regnindikator. Vi kan levere nedbørsoplysninger ved hjælp af GNSS Reflectometry med hidtil uset tidsmæssig opløsning og rumlig dækning."

"GNSS er 'all-weather navigation systemer, '" forklarer Asgarimehr. "En længe holdt grundlæggende antagelse var derfor, at deres signaler er sammensat på en sådan måde, at de ikke er mærkbart dæmpet af skyer eller typisk nedbør i atmosfæren og derfor ikke kan detektere nedbør." Den nye undersøgelse bruger derfor en forskellig effekt til at detektere regn over havet:Havets ruhed.

GNSS-reflektometri kan måle havoverfladeruheden

Denne overflade er 'ru' hovedsageligt fordi vinden skaber bølger på den. Styrken af ​​satellitsignalerne, der reflekteres af overfladen, er omvendt proportional med deres ruhed:jo flere og jo stærkere bølgerne er, jo svagere er det reflekterede signal. For nylig, forskere var i stand til at bevise, at det er muligt at bestemme vindhastigheden over havene ud fra målinger af overfladens ruhed.

Regndråber, der falder på en havoverflade, ændrer også dens ruhed. Milad Asgarimehr og holdet omkring ham spurgte sig selv:"Kan GNSS Reflectometry detektere nedbør over oceaner?" Dette er også titlen på deres nyligt offentliggjorte undersøgelse. Hvis svaret er ja, GNSS Reflectometry-satellitter kunne detektere regn næsten som en observatør, der ser regndråber forstyrre spejlbilledet af månen på overfladen af ​​en sø om natten. Imidlertid, der er en stor forskel:i modsætning til måneskin, GNSS-signaler er i stand til at trænge igennem skyerne.

En ny teoretisk model kommer til undsætning

Under analysen af ​​data fra navigationssatellitten TDS-1 (TechDemoSat-1), Asgarimehr fandt beviser på, at regn kan spores over havene, hvis vinden ikke er for kraftig. Imidlertid, hans forskning manglede stadig et teoretisk fundament. "I lang tid troede man, at GNSS Reflectometry-målinger skulle være ufølsomme over for den lille overfladeruhed forårsaget af regndråber på havoverfladen, " forklarer Asgarimehr. Men offentliggørelsen af ​​en ny teoretisk model i 2017 gav et plausibelt skøn over fysikken i spredningen af ​​radarsignaler på en havoverflade forstyrret af svage vinde.