Remote sensing; Radar; Scatterometer; Backscatter; Land surface
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Abstract:
Bei Scatterometer-Beobachtungen der Landoberfläche der Erde wird der Rückstreukoeffizient (σ0) erheblich von der Abbildungsgeometrie des Satelliteninstruments beeinflusst, unter der die Messungen durchgeführt werden. Um geophysikalische Parameter wie die Bodenfeuchte genau bestimmen zu können, ist es wichtig, die Auswirkungen der azimutalen Signalabhängigkeit zu berücksichtigen und zu korrigieren. In dieser Arbeit wird eine dynamische azimutale Korrekturmethode im Vergleich zur traditionellen statischen Korrekturmethode für C-Band-Rückstreumessungen des Advanced Scatterometers (ASCAT) an Bord der Metop-Satelliten vorgestellt und bewertet. Durch die Ermittlung der geschätzten Standardabweichung (Estimated Standard Deviation, ESD) von σ0 analysieren wir die Wirksamkeit beider Korrekturmethoden bei der Abschwächung der azimutalen Variabilität. Darüber hinaus entwickeln wir drei Indikatoren, um die zeitlichen Veränderungen der ESD sowie die geometrische und zeitliche Variabilität der Korrekturpolynome zu untersuchen. Unsere Analyse zeigt, dass die dynamische Korrekturmethode nicht nur azimutale Fehler deutlich verringert, sondern auch zeitliche Rückstreuungstrends beibehält und Signale, die durch Funkfrequenzstörungen (Radio Frequency Interference, RFI) beeinträchtigt werden, besser korrigiert. Daher plädieren wir für die Integration dieser Methode in den TU Wien Soil Moisture Retrieval (TUW-SMR) Algorithmus. Neben der Verbesserung der Bodenfeuchtebestimmung unterstreichen wir das Potenzial von ESD für die Kartierung von Sanddünen. Außerdem bieten unsere neu entwickelten zeitlichen Indikatoren zusätzliche Einblicke in Landoberflächen, die strukturellem Wandel unterliegen, von der Vegetationsdynamik in der Sahelzone bis hin zu den Mustern der städtischen Expansion in China.
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In scatterometer observations of Earth's land surface, the backscattering coefficient (σ0) is significantly influenced by the satellite instrument's imaging geometry under which the measurements are conducted. It is essential to consider and correct the effects of azimuthal signal dependence to accurately retrieve geophysical parameters such as soil moisture. In this thesis, we introduce and evaluate a dynamic azimuthal correction method against the traditional static correction approach for C-Band backscatter measurements recorded by the Advanced Scatterometer (ASCAT) onboard the Metop satellites. By assessing the Estimated Standard Deviation (ESD) of σ0, we analyse the effectiveness of both correction methods in mitigating azimuthal variability. In addition, we develop three indicators to examine the ESD's temporal changes, as well as the geometric and temporal variability of the correction polynomials. Our analysis demonstrates that the dynamic correction method not only significantly lowers azimuthal noise but also preserves temporal backscatter trends and more accurately corrects signals from areas affected by Radio Frequency Interference (RFI). Therefore, we advocate for its integration into the TU Wien Soil Moisture Retrieval (TUW-SMR) algorithm. Beyond improving soil moisture retrievals, we underscore the potential of ESD as a tool for sand dune mapping and conclude that our newly developed temporal indicators could offer additional insights into changing land surface conditions, from vegetation dynamics in the Sahel to the patterns of urban expansion in China.
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Additional information:
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
