Siehe zu dieser Thematik bitte auch unser Clim4Edu Handbuch (PDF Datei).
Satelliten wie z.B. der europäische Umweltsatellit ENVISAT (siehe Abbildung 56) sind mit einem oder mehreren Instrument bestückt, welche meistens Strahlung in verschiedenen Spektralbereichen messen. Dies kann „aktive“ oder „passiv“ geschehen.
Aktive Messmethoden wie Radar (https://de.wikipedia.org/wiki/Radar) oder Lidar (https://de.wikipedia.org/wiki/Lidar) basieren auf der aktiven Aussendung von Strahlung und dem Empfang der rückgestreuten bzw. der rückreflektierten Strahlung. Misst man die Zeit, welche die Strahlung benötigt, um vom Satelliten zum Erdboden und zurück zum Satelliten zu laufen, so kann man mittels der gemessenen Laufzeit und bei bekannter Höhe des Satelliten und weiteren Informationen z.B. die Höhe des Meeresspiegels zu bestimmen (siehe z.B. https://www.dw.com/de/sentinel-6-meeresspiegel-unter-beobachtung/a-55573000).
Aus der relativen Stärke des Rückstreusignals lässt sich auf Bodeneigenschaften zurückschießen. So lassen sich Informationen über die Ozeane, Landoberflächen und das Meereis etc. gewinnen.
Passive Messmethoden nutzen vorhandene Lichtquellen wie die Sonne (siehe z.B. SCIAMACHY Instrument: https://de.wikipedia.org/wiki/SCIAMACHY) oder die thermische Wärmestrahlung der Erde (siehe z.B. IASI Instrument: https://www.eumetsat.int/iasi).
Die Wellenlänge der gemessenen Strahlung muss zur gewünschten Anwendung passen. So absorbiert z.B. das Treibhausgas CO2 nur in bestimmten Spektralbereichen und nur wenn die Strahlung in diesen Spektralbereichen in geeigneter Weise gemessen wird, dann kann man Informationen über das atmosphärische CO2 aus diesem Messungen erhalten. Die Stärke der gemessenen Strahlung hängt dann von der Menge des atmosphärischen CO2-Gehaltes ab: Je mehr CO2 die Atmosphäre enthält, je geringer ist die gemessene Strahlung bei denjenigen Wellenlängen, bei denen das CO2 Sonnenlicht absorbiert („verschluckt“).
Mittels Strahlungsmessung kann also die Zusammensetzung der Atmosphäre bestimmt werden oder – je nach Spektralbereich – Informationen über Bodeneigenschaften gewonnen werden.
Wie schnell ein Satellit Informationen über die gesamte Erde erhält hängt z.B. von seinem Orbit ab. Näheres hierzu und weitere Informationen zu klimarelevanten Satellitenmessungen (auf Englisch) siehe https://climate.esa.int/media/documents/ESA_CCI_Education_Resource_Pack_Earth_Pulse.pdf.
Abbildung 56: Der europäische Umweltsatellit ENVISAT (2002-2012), welcher mit einer Vielzahl von Messinstrumenten zur Überwachung von Atmosphäre, Land und den Ozeanen ausgestattet war. Eins dieser Instrumente war das SCIAMACHY Instrument, welches wissenschaftlich von der Universität Bremen betreut wurde.