Rückstreuung von schneebedeckten Oberflächen

Der Streumechanismus und effektive Schneeparameter

Im Allgemeinen setzt sich der Rückstreukoeffizient einer schneebedeckten Oberfläche aus folgenden Anteilen zusammen (Fung (1994)):

Datei:Rückstreuung.jpg

Streumechanismus bei Schneebedeckung

Rückstreuung von der Schnee-Luft Interaktionsfläche (A)
Volumenstreunung der Schneeschicht (B)
Rückstreunung der unterliegenden Erdoberfläche (C)

Zusätzlich ist die Rückstreuung durch vielfache Streuung bzw. Reflexion durch das Schneevolumen und durch eine oder beide Grenzflächen der Schneeschicht beeinflusst (siehe Abbbildung). Der beobachtete Rückstreuungskoeffizient wir durch mehrere physikalische Parameter der Schneeschicht beeinflusst (Ulaby et al. (1986); Pulliainen at al. (1996)):

volumetrischer Flüssigwassergehalt
Schneeschichtdecke
Oberflächenrauhigkeit (Luft-Schnee Grenzschicht, Schnee-Erdoberfläche Grenzschicht)
Schneekristallgröße bzw. –form
Temperaturprofil innerhalb der Schneeschicht
Schneedichteprofil innerhalb der Schneeschicht
Schichtstruktur

Ein häufig angewandtes Kriterium zur Charakterisierung der Schneebedeckung ist das Wasseräquivalent, welches direkt mit Dicke und Dichte der Schneeschicht verknüpft ist. Die Korrelationslänge ist eine ist ein relevanter Parameter für die theoretische Behandlung und wird durch die Schneekristallgröße und deren räumlicher Verteilung bedingt. Typischerweise werden dreidimensionale Informationen über die Korrelationslänge benötigt. Zusätzlich zu den erwähnten Charakteristika sind Informationen über die Vegetationseigenschaften notwendig (Pulliainen at al. (1996)).

Rückstreumodel für schneebedeckte Oberflächen

Die Rückstreuung einer Schneeschicht kann mit Hilfe theoretischer oder halbempirischer Modelle modelliert werden. Die meisten Modell bauen auf folgenden Annahmen auf (Fung (1994)):

nur Einfachstreuung ist wichtig
Transmission durch die oberste Grenzschicht kann mit Hilfe des Fresnel- Koeffizienten ausgewiesen werden
Reflexion an der unteren Grenzschicht für den Oberflächenvolumen-Interaktionsterm kann mittels Fresnel Koeffizient berechnet werden.

Genauere Modelle, die diese Vereinfachungen nicht übernehmen, werden beispielsweise in (Tsang et al. (1985)) oder (Ulaby and Stile (1986)) vorgestellt. Die Hauptunterschiede dieser Modelle bestehen in der Einbeziehung von Mehrfachstreuung, sowie von nicht-sphärischer Streuung im Medium. Ein wesentlicher Nachteil dieser sehr komplexen Modelle entsteht, da notwendige Parameter schwer zu bestimmen oder zu messen sind.

--Sebbo 19:24, 8. Sep. 2007 (CEST)