Satelliten

Detaillierte Untersuchungen zur globalen Verteilung von Meereis wurden erst durch den Einsatz von Satelliten ermöglicht, die eine umfassende räumliche Abdeckung bei gleichzeitig relativ hoher zeitlicher Auflösung liefern. Seit 1978 existieren Meereismessungen, die von einer Reihe unterschiedlicher Satelliten gemacht worden sind.
Alle Satellitentechniken zur Beobachtung der Erdoberfläche nutzen verschiedene Bereiche des elektromagnetischen Spektrums. Dieses wird in verschiedene Bereiche unterteilt. Für die Fernerkundung sind vor allem das sichtbare Licht und der nahe Infrarotbereich, der Bereich des thermischen Infrarots und der Mikrowellenbereich von Bedeutung.
Es gibt drei prinzipielle Messmethoden für Ozean- und Meereisbeobachtungen durch Satelliten:

  1. Messungen der ankommenden Solarstrahlung, die an der Erdoberfläche reflektiert wird (sichtbares Licht und naher Infrarotbereich)
  2. Messungen der natürlichen thermischen Strahlung der Erdoberfläche (thermischer Infrarotbereich und passive Mikrowellensensoren)
  3. Messungen des Signals, das von aktiven Quellen ausgestrahlt wird, wie z. B. vom Mikrowellenradar, bei dem verschiedene Instrumententypen verwendet werden, die das Rückstreuungssignal von der Erdoberfläche messen.


Bei den Messungen können drei wesentliche makroskopische Komponenten der Meereisoberfläche unterschieden werden:

  1. Offenes Wasser in Rinnen und Polynjas sowie Schmelztümpel während der sommerlichen Schmelzperiode
  2. Eis mit unterschiedlichen Mengen an Salzeinschlüssen (Salztaschen)
  3. Schnee, der sich auf dem Meereis ablagert


Die folgenden Eigenschaften dieser makroskopischen Komponenten haben einen Einfluss auf die Messungen bei der Fernerkundung:

  • ihr prozentualer Anteil und ihre Verteilung
  • ihre Temperatur
  • ihr Salzgehalt und die Verteilung des Salzes in den Eiseinschlüssen
  • Auftreten von Schnee- und Eisschichten, sowie die Oberflächenrauigkeit (z.B. Eisrücken, salzreiche Frostblumen, Eisschollen)


Darüber hinaus gibt es zahlreiche Variablen, die durch das Fernerkundungsinstrument selbst vorgegeben werden und einen erheblichen Einfluss auf die Messungen haben, wie die Frequenz (Wellenlänge) der Strahlung, der Einfallswinkel der Strahlung und ihre Polarisierung, wenn der Blickwinkel nicht direkt senkrecht ist.

Emissivität und Rückstreuung
Sowohl die Emissivität als auch die Streueigenschaften von Meereis im Mikrowellenbereich werden als Funktion von Wellenlänge, Polarisation und Einfallswinkel dargestellt und sind ebenfalls durch die Kombination von vier Parametern bestimmt. Diese sind:
1. die komplexe dielektrische Konstante von Meereis und der darauf befindlichen Schneedecke,
2. das Vorhandensein von dielektrischen Diskontinuitäten oder diskreter Streuer wie z.B. Gasblasen im Eis,
3. die Oberflächenrauigkeit – sowohl klein – als  auch großräumig und
4. die Orientierung von Eis/Schnee und ihrer Oberflächenmerkmale in Relation zum Azimut-Blickwinkel des Radiometers.