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T. Katona:
"Detection of wind parameters over lakes using spaceborne C-band SAR";
Betreuer/in(nen): A. Bartsch; Department für Geodäsie und Geoinformation, 2016; Abschlussprüfung: 16.01.2017.

Der Sentinel-1-Satellit, ein Erdbeobachtungssatellit der ESA, bietet hochauflösende, Allwetter-, Tag- und Nacht Aufnahmen mit Hilfe der Synthetic Aperture Radar (SAR) Bilder. Es gibt einige Untersuchungen von Windparametern über den Ozeanen, allerdings wurden diese Parameter für Binnenseen bisher wenig erforscht. Das Ziel dieser Arbeit ist es, das Potenzial von C-Band SAR-Daten für den Windabruf über Seen zu bewerten. Hierfür wurden einige Seen aus Österreich und Ungarn (Seen im Salzkammergut, Neusiedler See und plattensee), von welchen Windmessungen von automatischen Wetterstationen zur Verfügung stehen, ausgewählt. Aus empirischen Beziehungen wurden Funktionen zur Geschwindigkeitsabfrage entwickelt. Meteorologische Stationsdaten wurden für die Kalibrierung und Validierung verwendet. Für die Verarbeitung wurden verschiedene Programme verwendet. Mit der Sentinel-1 Toolbox wurde die primäre Prozessierung und Datenanalyse bewältigt, mit Matlab die Datenanalyse durchgeführt und schließlich mit ArcMap für Datenanalyse und die Visualisierung ausgearbeitet. Insgesamt wurden 145 Windkarten angefertigt, 53 über den Plattensee, 59 über den Neusiedler See und 33 über die Seen im Salzkammergut. ä Um die Windkarten zu erstellen, wurden Funktionen aus der Beziehung zwischen den Hauptparametern und der Rückstreuung entwickelt. Die Hauptparameter, die den größten Einfluss auf die Rückstreuung haben, waren die Windgeschwindigkeit und der Einfallswinkel. Es wurden Funktionen für unterschiedliche Einfallswinkel gemäß der Windgeschwindigkeit bestimmt. Die Windrichtung hatte einen geringeren Einfluss, aber der Hauptgrund, warum der Parameter nicht berücksichtigt wurde, ist das Fehlen der Datenvielfalt. Da die vorherrschende Windrichtung die Werte dominiert, war die optimale Untersuchung nicht ausführbar. Die Temperatur des Wassers oder höchstwahrscheinlich der Unterschied zwischen der Oberflächentemperatur und der Wassertemperatur kann einen Einfluss auf die Rückstreuung haben. Jedoch wurden keine eindeutige Beweise hierfür gefunden. Allerdings zeigen die Bilder, welche bei absteigender Bahn zur Morgendämmerung aufgenommen wurden - wenn die Wassertemperatur für gewöhnlich höher ist als die Lufttemperatur - insgesamt eine größere Rückstreuung. Dennoch ist die Korrelation zwischen der gemessenen und der berechneten Windgeschwindigkeit sehr zufriedenstellend.

The Sentinel-1 satellite mission of the ESA for land and ocean monitoring provides high-resolution, all-weather, day and night Synthetic Aperture Radar images. Studies about wind parameters above the ocean are frequent, inland lakes were seldom investigated. The objective of this thesis is to evaluate the potential of C-band SAR for wind retrieval over lakes. A number of lakes from Austria and Hungary (lakes in Salzkammergut, Lake Neusiedl and Balaton), where wind measurements from automatic weather stations are available, has been selected for evaluation. Functions for speed retrieval are developed from empirical relationships. Meteorological station data are used for calibration and validation. For the processing several different software were used: Sentinel-1 Toolbox for the primary processing and data analysis, Matlab for data analysis and ArcMap for data analysis and visualization. A total of 145 wind maps were produced, 53 for Balaton, 59 for Lake Neusiedl and 33 for lakes of Salzkammergut. To obtain the wind maps, the functions were developed from the relationship of the main parameters and the backscatter. These main parameters which have the highest influence on backscatter were the wind speed and incidence angle. Functions for different incidence angles according to the wind speed were determined. The wind direction had lower influence, but the main reason the parameter was not taken into consideration is the lack of diversity in the available data, since the prevailing wind direction dominates. The temperature of the water or most probably the difference between the surface temperature and the water temperature can have an influence on backscatter. However, unequivocal evidence was not found, although the images taken on descending path during auroral time - when the water temperature is usually higher than the air temperature - have altogether higher backscatter. Nevertheless, there is a good correlation between the measured and the calculated wind speed.

Radar remote sensing, Lakes, Wind