Om klimaatverandering te analyseren of informatie te verstrekken over natuurlijke gevaren, bijvoorbeeld, het is belangrijk dat onderzoekers kennis vergaren over regen. Betere kennis van neerslag en de verspreiding ervan zou, bijvoorbeeld, helpen beschermen tegen overstromingen van rivieren. Op het land, meetstations kunnen gegevens leveren door neerslag te verzamelen. Op zee, het is niet zo makkelijk.

Een nieuwe aanpak door een team rond Milad Asgarimehr, die werkt in de GFZ-sectie voor Space Geodetic Techniques en aan de Technische Universiteit van Berlijn, samen met onderzoekers van het Earth System Research Laboratory van de National Oceanic and Atmospheric Administration of the USA (NOAA) en de University of Potsdam, gebruikt informatie in radarsignalen van GNSS-satellieten (Global Navigation Satellite System) om regen boven zee te detecteren. De technologie wordt GNSS-reflectometrie genoemd. Het is een innovatieve satelliet remote sensing methode met een breed spectrum aan geofysische toepassingen. As-garimehr en zijn collega's hebben hun resultaten nu gepubliceerd in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven .

Volgens de onderzoekers is de nieuwe aanpak zou kunnen helpen om atmosferische neerslag beter dan voorheen te monitoren. Asgarimehr:"Ons onderzoek kan als startpunt dienen voor de ontwikkeling van een extra regenindicator. We kunnen neerslaginformatie leveren met behulp van GNSS-reflectometrie met een ongekende temporele resolutie en ruimtelijke dekking."

"GNSS zijn 'navigatiesystemen voor alle weersomstandigheden, '" legt Asgarimehr uit. "Een lang gekoesterde basisaanname was daarom dat hun signalen zo zijn samengesteld dat ze niet merkbaar worden verzwakt door wolken of typische neerslag in de atmosfeer en daarom geen neerslag kunnen detecteren." De nieuwe studie gebruikt daarom een ander effect om regen boven de zee te detecteren:de ruwheid van het zeeoppervlak.

GNSS-reflectometrie kan de ruwheid van het zeeoppervlak meten

Dat oppervlak is 'ruw', vooral omdat de wind er golven op creëert. De sterkte van de door het oppervlak weerkaatste satellietsignalen is omgekeerd evenredig met hun ruwheid:hoe meer en hoe sterker de golven, hoe zwakker het gereflecteerde signaal. Onlangs, onderzoekers konden bewijzen dat het mogelijk is om de windsnelheid boven de oceanen te bepalen uit metingen van de ruwheid van het oppervlak.

Regendruppels die op een zeeoppervlak vallen, veranderen ook de ruwheid ervan. Milad Asgarimehr en het team om hem heen vroegen zich af:"Kan GNSS-reflectometrie neerslag boven oceanen detecteren?" Dit is ook de titel van hun recent gepubliceerde studie. Als het antwoord ja is, GNSS-reflectometrie-satellieten kunnen regen detecteren bijna zoals een waarnemer die regendruppels 's nachts het spiegelbeeld van de maan op het oppervlak van een meer ziet verstoren. Echter, er is één groot verschil:in tegenstelling tot maanlicht, GNSS-signalen kunnen de wolken doordringen.

Een nieuw theoretisch model komt te hulp

Tijdens de analyse van gegevens van de navigatiesatelliet TDS-1 (TechDemoSat-1), Asgarimehr vond bewijs dat regen detecteerbaar is boven de oceanen als de wind niet te sterk is. Echter, zijn onderzoek miste nog een theoretische onderbouwing. "Lang werd gedacht dat GNSS-reflectometriemetingen ongevoelig zouden zijn voor de kleinschalige oppervlakteruwheid veroorzaakt door regendruppels op het zeeoppervlak, ", legt Asgarimehr uit. Maar de publicatie van een nieuw theoretisch model in 2017 leverde een plausibele schatting op van de fysica van de verstrooiing van radarsignalen op een zeeoppervlak dat wordt verstoord door zwakke wind.