Sektion 1.1: GPS/Galileo-Erdbeobachtung

Die Satellitennavigation gehört heute ebenso zum Alltag wie das Handy oder Internet. Mit den Navigationssatelliten lassen sich aber nicht nur Positionen und Geschwindigkeiten berechnen. Bereits in den 80er Jahren wurde das Potential der kontinuierlich und weltweit verfügbaren Signale für verschiedenste geowissenschaftliche Anwendungen erkannt. Die Mitarbeiter der Sektion 1.1 verstehen und nutzen die Satellitensysteme GPS, GLONASS und Galileo als äußerst leistungsfähige und vielseitige Werkzeuge der Geoforschung speziell zur Beobachtung des komplexen Erdsystems. Das Spektrum unserer Forschungsarbeiten ist dabei ebenso komplex.  Es reicht von der hochgenauen Messung der Bewegung von Kontinentalplatten mit mm/Jahr-Genauigkeit, über die regionale und globale Sondierung der Atmosphäre und Ionosphäre bis hin zur Fernerkundung von Ozean- und Eisoberflächen und Untersuchungen zu zukünftigen satellitenbasierten Frühwarnsystemen. Zusätzlich entwickeln wir gemeinsam mit der Industrie spezielle Satellitennavigationsempfänger und Auswertesoftware für geowissenschaftliche Anwendungen.

Es gibt inzwischen kaum noch Fahrzeuge, die ohne Satellitennavigation unterwegs sind. GPS und das im Aufbau befindliche europäische System Galileo können aber noch viel mehr als automobile Navigation. So verwenden wir spezielle Empfänger zur millimetergenauen Erfassung der Bewegung von Lithosphärenplatten oder der Vorgänge bei einem Erdbeben. Außerdem messen wir vertikale Bewegungen als Folge der Änderung von Auflasten wie Schnee und Wasser sowie die Hebung der Erdoberfläche als Relikt der letzten Eiszeit. Die Satellitensignale werden dabei auf ihrem Weg durch die Atmosphäre verändert. Dies macht zwar Positionsmessungen ungenauer, liefert dafür aber Informationen über die Atmosphäre selbst. So berechnen wir beispielsweise die dreidimensionale Wasserdampfverteilung in der Atmosphäre, die zur Verbesserung von Wettervorhersagen genutzt wird. Wir werten auch Radiookkultationsmessungen verschiedener Satelliten aus.Dabei analysieren wir jene Signale, die z.B. auch unser GFZ-Satelliten CHAMP (2000-2010) immer dann aufzeichnete, wenn die GPS-Satelliten für ihn hinter dem Horizont auftauchen oder untergehen. So ist es möglich, die globale Verteilung von Temperatur und Wasserdampf in verschiedenen Höhen der Atmosphäre zu messen.

Die Signale der Navigationssatelliten haben Frequenzen im Gigahertzbereich und werden deshalb von Wasser- und Eisflächen reflektiert. Wir erforschen, wie sich diese zurückgeworfenen oder gestreuten Radiowellen geowissenschaftlich nutzen lassen. So werden wir mit diesen Signalen die Oberfläche von Gletschern und der riesigen Eisflächen in Grönland und der Antarktis kartieren. Wir werden daraus aber auch Windrichtung und -geschwindigkeit über den weiten Ozeanoberflächen sowie auch Wellenhöhen berechnen. Im Rahmen des Deutsch-Indonesischen Tsunami Frühwarnsystem (GITEWS) erfassen wir Landmassenbewegungen bei Erdbeben und auch Tsunamiwellen auf dem Ozean. Dazu haben wir ein neues GPS-Sensornetzwerk konzipiert, mit dem wir Landflächen, Küstenregionen und das Meer abdecken. Mit von uns entwickelten Computerprogrammen können die von den Sensoren gemessenen Daten in kürzester Zeit verarbeitet und für das Frühwarnsystem genutzt werden. Im Rahmen von GITEWS haben wir auch den Einsatz der GPS-Reflektometrie für zukünftige satellitengestützte Frühwarnsysteme untersucht.

Kontakt

Prof. Dr. Harald Schuh

Direktor Department 1
Leiter Sektion 1.1
GPS/Galileo-Erdbeobachtung

Telegrafenberg
Gebäude A17, Raum 10.02
T.: +49(0)331 288-1100

Assistenz

Kirstin Winkler

Telegrafenberg
Gebäude A17, Raum 10.24
T.: +49(0)331 288-1110 

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