Methoden

Das Meereis ist sehr schwierig zu beobachten, da es in den entlegenen und schwer zugänglichen Polargebieten liegt. Generell kann Meereis auf zwei verschiedene Weisen beobachtet werden. Entweder durch Feldexperimente (Messungen vom Boden aus), zum Beispiel vom Schiff, mit Hilfe von Bojen oder von einer Polarstation, oder durch die Fernerkundung. Die Fernerkundung (englisch „Remote Sensing“) ist die berührungslose Erkundung der Erdoberfläche. Sie beinhaltet neben den Satellitenbeobachtungen auch flugzeuggetragene Messungen und den Einsatz von Helikoptern.

Feldexperimente können die Meereissituation sowohl räumlich als auch zeitlich nur sehr eingeschränkt wiedergeben. Der große Vorteil der Fernerkundungsmethoden liegt in der relativ schnellen Datenermittlung über große Gebiete, die mit Feldexperimenten nur sehr zeitintensiv und langsam erfasst werden können. Die Fernerkundung ist das einzige Verfahren, das die Gewinnung flächendeckender Informationen über unsere Erde ermöglicht. Allerdings sind die Feldexperimente im Rahmen der Analyse von Satellitendaten wichtiger Bestandteil zur sogenannten Validierung („Eichung“), bei denen stichprobenartig die Ergebnisse der Satellitenbeobachtung mit denen der Feldexperimente verglichen werden können. Feldexperimente helfen damit, Satellitendaten zu interpretieren.

Fernerkundung

Die Fernerkundung ist die Wissenschaft, bei der man Informationen über die Erdoberfläche erhält, ohne tatsächlich direkt mit ihr in Kontakt zu kommen (berührungslose Erkundung). Dies geschieht unter Nutzung der spektralen Eigenschaften von unterschiedlichen Materialien der Erdoberfläche. In den meisten Fällen umfasst der Prozess der Fernerkundung das Aussenden eines Signalstrahls und eine Wechselwirkung zwischen einfallender Strahlung und der Messgröße, z.B. Meereis und durch anschließende Messung der von der Messgröße ausgesandten oder an ihr reflektieren Strahlung. Mit Hilfe der Fernerkundung kann die räumliche und zeitliche Verteilung und Ausdehnung einer Messgröße erfasst werden.

Bei den Verfahren der Fernerkundung wird immer ein Sensor (Aufnahmesystem) benötigt, der auf einer sogenannten Plattform (Flugzeug, Satellit o.ä.) montiert ist. Die Sensoren messen die Reflexions- bzw. Emissionseigenschaften von unterschiedlichen Materialien der Erdoberfläche in bestimmten Bereichen des elektromagnetischen Spektrums. Das Spektrum der Sonnenstrahlung reicht im Wesentlichen von kurzwelliger, energiereicher Ultraviolettstrahlung (UV, 200-400 nm) über sichtbare Strahlung (400-700 nm) bis hin zur Infrarotstrahlung (IR, 700-3.000 nm).

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen aktiven und passiven Sensorsystemen. Bei der passiven Fernerkundung wird natürlich reflektierte und emittierte Strahlung gemessen. Die Sonne dient als Strahlungsquelle für den Sensor. Bei der aktiven Fernerkundung besitzt das System eine eigene künstliche Strahlungsquelle, die ein Signal aussendet und das zurückkommende Signal misst. Satelliten können Meereis im sichtbaren und infraroten Bereich, wie auch im Mikrowellenbereich (Radiometer und Radar) des elektromagnetischen Spektrums messen. Jede dieser Methoden hat Vor- und Nachteile und kein Spektralbereich erlaubt es, alle Bereiche des Meereises gleichermaßen optimal und für alle Bedingungen zu messen.