Wolkenverfolgung in geostation&#228;ren Satellitendaten: Vergleich von zwei Wolken-Verkn&#252;pfungsmethoden
Authors: Müller Felix 
Published: December 2021

&lt;p&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Die Verfolgung von Wolken in &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;geostation&amp;#228;ren &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Satellitendaten findet mehrere Anwendungen. Sie kann sowohl f&amp;#252;r kurzfristige Wetter-Voraussagen genutzt werden als auch f&amp;#252;r langfristige Wetter- und Klimaanalysen. Unser Ziel ist es Wolkenlebenszyklen unter verschiedenen Bedingungen zu untersuchen:&lt;/span&gt; &lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;in &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;marine&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; oder kontinentale&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;n&lt;/span&gt; &lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Gebiete&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;, &amp;#252;ber W&amp;#252;sten oder in Gebieten mit einem hohen Anteil an anthropogenen Aerosolen. Dies ist ein wichtiger Aspekt um &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;das&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; Verst&amp;#228;ndnis von Wolkenstrahlungseffekten und den menschlichen Einfluss &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;auf Wolkenlebenszyklen&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; auszubauen.&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Um Wolkentrajektorien zu identifizieren nutzen wir &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;einen Algorithmus zur Geschwindigkeitsmessung aus der Fluiddynamik (&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Particle Image Velocimetry&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;. &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Der&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; Algorithmus nutzt die Wolkenmaske von CLAAS2 (Cloud property dataset using SEVIRI v2) von EUMETSAT&lt;/span&gt; &lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;(2014 Stengel et al, &amp;#8220;CLAAS: the CM SAF cloud property dataset using SEVIRI&amp;#8221;). &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Die &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Wolkenm&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;aske wird mit einem Multi-Kanal-&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Ansatz&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; aus den Satelliten&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;messungen&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; von SEVIRI &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;(ein Instrument an Bord des Satelliten Meteostat Second Generation) &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;errechnet.&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;D&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;ie Wolken im Datensatz werden &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;identifiziert&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; und &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;der Algorithmus &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;berechnet ein Geschwindigkeitsfeld zum n&amp;#228;chsten Zeitschritt. Dieses &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;F&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;eld wird auf die einzelnen Wolken-&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Zentr&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;en&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; interpoliert und dann werden die virtuellen Positionen (alte Position kombiniert mit Geschwindigkeit) mit den Wolken&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;positionen&lt;/span&gt; &lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;aus dem &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;n&amp;#228;chsten Zeitschritt verglichen &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;und verkn&amp;#252;pft.&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; B&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;isher wurde nur die Distanz der Wolken-Zentren &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;als Kriterium &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;f&amp;#252;r diese &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Verkn&amp;#252;pfung&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; genutzt. Nun wird f&amp;#252;r &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;gro&amp;#223;e &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Wolken mit einer Fl&amp;#228;che &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;&amp;#252;ber&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; 200 km&amp;#178; die &amp;#220;berlappung der Wolken genutzt. &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Dies erm&amp;#246;glicht es gro&amp;#223;e Wolken deutlich besser zu verfolgen als bisher&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;, denn diese &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;verzeichnen &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;h&amp;#228;ufig gro&amp;#223;e &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Spr&amp;#252;nge&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; ihres Zentrums aufgrund einer &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;&amp;#196;nderung ihrer Form.&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;In den Ergebnissen betonen wir zwei Aspekte.&lt;/span&gt; &lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Erstens pr&amp;#228;sentieren wir &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;olkentrajektorien aus beiden Methoden in einem direkten Vergleich um ein tieferes Verst&amp;#228;ndnis f&amp;#252;r das Verfahren &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;und die Neuerung&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; aufzubauen. &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;Zweitens &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;betrachten&lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt; wir die Verteilungen der Wolkengr&amp;#246;&amp;#223;en, Trajektorienl&amp;#228;ngen und anderer Daten der Wolkenlebenszyklen um die Verbesserung durch das &lt;/span&gt;&lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;aktualisierte Verkn&amp;#252;pfungs-Kriterium&lt;/span&gt; &lt;span lang=&quot;de-DE&quot;&gt;darzustellen.&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;