real-time 4d monitoring of eruptive processes with doppler

Mt. Erebus Antarctica

(G. Steinmetz)

Alpbach Summer School 2006 - red team

ein Projekt der Sommerschule Alpbach 2006ein Projekt der Sommerschule Alpbach 2006

mit freundlicher mit freundlicher UnterstUnterstüützungtzung

der ESA und der FFGder ESA und der FFG

VolcanoVolcano haSAThaSAT ein satellitengestein satellitengestüütztes System zur schnellen Informationsgewinnung bei tztes System zur schnellen Informationsgewinnung bei VulkanausbrVulkanausbrüüchen und anderen Naturgefahren. chen und anderen Naturgefahren.

Alexander GerstAlexander Gerst (Universit(Universitäät Hamburg) t Hamburg) JanikJanik DeutscherDeutscher (ETH Z(ETH Züürich) rich) Stefan Stefan HasenauerHasenauer (TU Wien)(TU Wien)

sowie das sowie das " " VolcanoVolcano haSAThaSAT " " -- Team: Team:

Andre Andre BaloghBalogh (Schweiz), Istvan C. Botos (Ungarn), (Schweiz), Istvan C. Botos (Ungarn), SemihaSemiha CaliskanCaliskan (Deutschland), (Deutschland), AninaAnina S. S. CirilloCirillo (Italien), Swati Gehlot (Italien), Swati Gehlot (Niederlande), (Niederlande), LebingLebing Gong (Schweden), Janine Gong (Schweden), Janine MarkwalderMarkwalder (Schweiz), Paolo (Schweiz), Paolo MazzantiMazzanti (Italien), Simone (Italien), Simone PoliPoli (Italien), (Italien), SerhiySerhiy SkakunSkakun (Rum(Rumäänien), nien), AfsanehAfsaneh S. S. LagraniLagrani (Niederlande), (Niederlande), IonelIonel TroceaTrocea (Rum(Rumäänien), Elisabeth nien), Elisabeth WeinkeWeinke ((ÖÖsterreich).sterreich).

[email protected]@planet3.de

2Alpbach Summer School 2006 - red team

ÜÜbersichtbersicht

I.I. Wissenschaftliche Kriterien (Alexander Gerst)Wissenschaftliche Kriterien (Alexander Gerst)Der Bedarf fDer Bedarf füür ein globales weltraumgestr ein globales weltraumgestüütztes tztes VulkanVulkan--ÜÜberwachungssystemberwachungssystemFallbeispiele und RisikoabschFallbeispiele und RisikoabschäätzungtzungMission Mission ProposalProposal und Zieleund Ziele

II.II. Technische Realisierung (Technische Realisierung (JanikJanik Deutscher)Deutscher)

III.III. Datenmanagement (Stefan Datenmanagement (Stefan HasenauerHasenauer))


10% der Weltbevölkerung ist direkt durch einen aktiven

Vulkan gefährdet.

Die Tendenz ist schnell steigend.

Quelle: D.W. Peterson, Studies in Geophysics:

Active Tectonics, 1986


Ca. 1500 aktive (Land) Vulkane, 115 Ca. 1500 aktive (Land) Vulkane, 115 ““HochrisikovulkaneHochrisikovulkane””..

Im letzten Jahrhundert: >100.000 Tote; >3.000.000 Im letzten Jahrhundert: >100.000 Tote; >3.000.000 Obdachlose; SchObdachlose; Schääden in Milliardenhden in Milliardenhööhe.he.

Normalerweise 15 bis Normalerweise 15 bis 20 Vulkane in Eruption 20 Vulkane in Eruption zu jeder beliebigen Zeitzu jeder beliebigen Zeit

Der Bedarf fDer Bedarf füür ein globales weltraumgestr ein globales weltraumgestüütztes tztes VulkanVulkanüüberwachungssystemberwachungssystem


Der Bedarf fDer Bedarf füür ein globales weltraumgestr ein globales weltraumgestüütztes tztes VulkanVulkanüüberwachungssystemberwachungssystem

Kein existierendes Satellitensystem ist ausreichend für die Risikominimierung und Reaktion auf Naturkatastrophen geeignet.

„Ein der Vulkanologie gewidmetes Satellitensystem ist notwendig, um den Ansprüchen der Vulkanüberwachung gerecht zu werden“ (Francis et al, AREPS, 2000).

European Council - request 01.05: „Verstärkung der europäischen Kapazität, auf Krisen und Notfälle zu reagieren, die mit Katastrophen zusammenhängen”.

“Proof of Concept & Market”: MINERVA (Italien) & Decide Volcano (Spanien).


Eruption at Gunung Merapi, Feb. 2001, Foto BPPTK, Indonesia

Schwarzkopf 2001

Fallbeispiel: Mt. Merapi, IndonesienFallbeispiel: Mt. Merapi, Indonesien

Letzte Eruption: 2006 Unmittelbar gefährdete Bevölkerung: > 400.000Nahe Großstädte: Yogyakarta (20 km, steht auf

Vulkanablagerungen)

67 historische Eruptionen,11 davon mit Todesfällen(z.B. 43 Tote im Jahr 1994)Sehr schwierig zu evakuieren.

Potential für Sektorkollaps und weiträumige Zerstörung.

Source: Smithsonian Institution

Alexander Gerst

Blick vom Babadan Observatorium aus, 4 km vom Gipfel, 80% der Zeit in Wolken.


Merapi Krise Mai / Juni 2006Merapi Krise Mai / Juni 2006

Übersicht der Ereignisse:

Mai 2006: Lavadom wächst um 7m pro Tag; Gefahr einer Eruption

höchste Alarmstufe; Evakuierung.

13. Juni: keine visuellen Daten seit 4 Tagen; Annahmen einer verringerten Größe des Lavadomes Herabsetzen der Alarmstufe; Aufheben der Evakuierung!

14. Juni: Domkollaps-Eruption mit pyroklastischen Feuerwolken. Zwei Rettungsarbeiter getötet, mehrere hundert entkamen nur knapp dem Tod.

Source: Alexander Gerst / MVO


Begangene Fehler...Begangene Fehler...

Evakuierung zu unfokussiert, zu früh, und nicht durch Polizei erzwungen.

Mitarbeiter des Observatoriums (Wissenschaftler) unter politischem Druck, ohne verlässliche Daten.

Fehlinterpretation des Zustands des Vulkans aufgrund fehlender visueller Daten führten zum Verlust von 2 Menschenleben (hunderte waren akut gefährdet) .


...und was man daraus gelernt hat...und was man daraus gelernt hat

Dringend benötigt: zuverlässige tägliche visuelle Daten vom Gipfelbereich des Vulkans (ideal: Deformations- messungen und wolkenunabhängige Bilder).

Wissenschaftler benWissenschaftler benöötigen schnell tigen schnell verlverläässliche Daten um lebenswichtige ssliche Daten um lebenswichtige Entscheidungen zu treffen.Entscheidungen zu treffen.

Schwachpunkt im System: unzuverlSchwachpunkt im System: unzuverläässige ssige und wenige visuelle Daten:und wenige visuelle Daten:

Vulkan ist zwar Vulkan ist zwar „„hhöörbarrbar““, aber unsichtbar, , aber unsichtbar, (80% Wolkenbedeckung, 12 Stunden (80% Wolkenbedeckung, 12 Stunden Dunkelheit, effektiv Dunkelheit, effektiv bleibt 1 Tag visueller bleibt 1 Tag visueller ÜÜberwachung pro Woche!berwachung pro Woche!).).


Wolkenbedeckung auf aktiven VulkanenWolkenbedeckung auf aktiven VulkanenRate of High and Middle Clouds on Current Actives Volcanoes (sorted by date)

(1986-1993)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

FUEG

O

SOU

FRIE

RE H

ILLS

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RO, C

ERRO

WH

ITE

ISLA

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A PI

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L, C

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POPO

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MBO

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IWAT

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ST. H

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PITO

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AISE

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DE

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SAK

URA

-JIM

A

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WAI

SEA

MO

UN

T

BEZY

MIA

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Y

CHIG

INAG

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RUAP

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ARA

SEM

ERU

SHIV

ELU

CH

MAC

DO

NAL

D

HAK

KO

DA

GRO

UP

KAR

ANG

ETAN

G

SHIS

HAL

DIN

PAVL

OF

RABA

UL

KRA

KAT

AU

SAN

CRI

STO

BAL

OK

MO

K

KLI

UCH

EVSK

OI

GRI

MSV

OTN

MAD

ERA,

LA

AMU

KTA

Rat

e (%

)

RATE OF HIGH CLOUDS RATE OF MIDDLE CLOUDS

Source: International Satellite Cloud Climatology Project, ISCCP

> 60 %


Was wir benWas wir benöötigen:tigen:

ERS (C-Band) – Radarinterferogramm

Mt. Etna, Italien. Quelle: Beauducel et al, JGR, 2000

“Röntgenblick“(oder korrekterweise:

“Radarblick”)


Fallbeispiel: Vesuv, ItalienFallbeispiel: Vesuv, Italien

Source: unknown

Letzte Eruption: 1944

Unmittelbar gefährdete Bevölkerung: >3.000.000

Nächste Großstadt: Neapel (9 km)


Weitere BeispieleWeitere BeispielePopocatépetl, MexicoLetzte Eruption: 2007 (andauernd)Unmittelbar gefährdete Bevölkerung: > 20.000.000Nächste Großstädte: Puebla (45 km); downtown Mexico City (70 km)

Mt. Fuji, JapanLetzte Eruption: 1708Nächste Großstädte: Yokohama (60 km); downtown Tokyo (70 km)

Mt. Usu, JapanLetzte Eruption:

200016.000 Menschen

evakuiert


Source: Banos Tourism Board

Tungurahua, EcuadorLetzte Eruption: 2007 (andauernd)Unmittelbar gefährdete Bevölkerung: >20.000

Große Eruption jederzeit möglich !

Weitere BeispieleWeitere Beispiele

u. v. m. ...


„„VolcanoVolcano haSAThaSAT missionmission proposalproposal”” Vorschlag fVorschlag füür eine Satellitenmissionr eine Satellitenmission

Ein satellitengestEin satellitengestüütztes System zur schnellen Informationsgewinnung tztes System zur schnellen Informationsgewinnung bei Vulkanausbrbei Vulkanausbrüüchen.chen.

TTäägliche Bereitstellunggliche Bereitstellung von Radarbildern (von Radarbildern (SAR SLCSAR SLC) und ) und Deformationsmessungen (Deformationsmessungen (INSARINSAR).).

UnabhUnabhäängigkeit von meteorologischen Konditionen oder ngigkeit von meteorologischen Konditionen oder BeleuchtungsverhBeleuchtungsverhäältnissen. ltnissen.

HochauflHochauflöösende Daten (10 m Pixelgrsende Daten (10 m Pixelgrößöße und e und < 1 cm Deformationsaufl< 1 cm Deformationsauflöösung).sung).

Globale Abdeckung, VerfGlobale Abdeckung, Verfüügbarkeit: 100 %.gbarkeit: 100 %.

Verwendbarkeit des Systems fVerwendbarkeit des Systems füür andere Naturgefahren. r andere Naturgefahren.

MMöögliche Kooperation mit weiteren Weltraumbehgliche Kooperation mit weiteren Weltraumbehöörden, da globaler rden, da globaler Nutzen (z.B. Japan ALOS SAR Mission) Nutzen (z.B. Japan ALOS SAR Mission) signifikante signifikante KostenreduzierungKostenreduzierung..


KKöönnen wir damit nun Vulkanausbrnnen wir damit nun Vulkanausbrüüche che vorhersagen?vorhersagen?

Normal: mehrere Normal: mehrere Wochen Vorzeichen vor Wochen Vorzeichen vor Hauptphase der Hauptphase der Eruption. Eruption.

mittelschnell bis mittelschnell bis langsam anfangende langsam anfangende Katastrophen.Katastrophen.

KeinKein LangzeitLangzeit--VorhersagesystemVorhersagesystem, , sondernsondern InformationslieferantInformationslieferant und und EntscheidungshilfeEntscheidungshilfe in in KrisensituationenKrisensituationen..


Was leistet so ein System?Was leistet so ein System?

Herausgabe prHerausgabe prääziser Alarme ziser Alarme wwäährend der Krisehrend der Krise (weder zu fr(weder zu früüh noch zu sph noch zu späät)t)..

Verleiht lokalen Wissenschaftlern und Verleiht lokalen Wissenschaftlern und KatastrophenschutzbehKatastrophenschutzbehöörden rden „„AugenAugen““..

Misst Deformation des Vulkans vor und wMisst Deformation des Vulkans vor und wäährend der hrend der Eruption in nahezu Echtzeit (INSAR Bild mit tEruption in nahezu Echtzeit (INSAR Bild mit tääglicher glicher Wiederholungsrate).Wiederholungsrate).

Anmerkung: nicht mit alternativen Systemen, z.B. Anmerkung: nicht mit alternativen Systemen, z.B. Flugzeugen erreichbar (Eruptionswolke, Asche, Flugzeugen erreichbar (Eruptionswolke, Asche, Wetter, fehlende Infrastruktur etc).Wetter, fehlende Infrastruktur etc).


ÜÜberblick berblick üüber vorhandene SAR Systemeber vorhandene SAR Systeme

Keines dieser Systeme kann eine tägliche Überwachung gefährdeter Gebiete leisten!

Die Verwendung von L-Band, sowie hohe Wiederholraten sind selten

11112008200810 10 --100 km100 km1515°°--6060°°1 m 1 m --16 m16 mXXGermanyGermanyTanDEMTanDEM--XX

11112007200710 10 --100 km 100 km 1515°°--6060°°1 m 1 m --16 m 16 m X X GermanyGermanyTerraSARTerraSAR--X X

24242006200610 10 --500 km500 km1515°°--5959°°3 m 3 m --100 m100 mCCCanadaCanadaRadarsatRadarsat--22

46462006200670 70 --360 km360 km3535°°--4141°°10 m 10 m --100 m100 mLLJapanJapanALOSALOS

353520022002100 100 --400 km400 km1515°°--4040°°25 m 25 m --1 km1 kmCCESAESAENVISATENVISAT

24241995199550 50 --500 km500 km2020°°--5959°°10 m 10 m --100 m100 mCCCanadaCanadaRadarsatRadarsat--11

33--, 35, 35-- and and 17617619951995100 km100 km2323°°25 m25 mCCESAESAERSERS--22

33--, 35, 35-- and and 17617619911991100 km100 km2323°°25 m25 mCCESAESAERSERS--11

Repeat cycle [days]

launchswathlook angleresolutionBandOwnersatellite


Site Years Satellite Applied technics

Type of monitoring References Note

Fogo, Cape Verde

1993- 1998

ERS DInSAR Dike Intrusioninflation

Amelung, 2002

Erta Ale 1993- 1997

ERS DInSAR Magma intrusion induced deformation

Amelung, 2003

Piton de la Fournaise

RADARSAT -1

DInSAR -Dike Intrusion inflation-Eruption-Lava contraction

Fukushima, 2005

Soufriere Hills Volcano, Montserrat

ERS, JERSRADARSAT

-Lava cooling -Material subsidence

Wadge, 2006

Vesuvius Volcano 1992- 2000

ERS-1 ERS-2

SBASInSAR

Deformation Lanari, 2002

Campi Flegrei 1992- 2000

ERS-1 ERS-2

SBASInSAR

Deformation Lanari, 2002

Sakurajima (Japan) 1995- 1996

ERS DInSAR Deformation Remy, 2003

Fernandina Volcano, Galapagos

1992 1997

ERS-1 ERS-2

DInSAR Dike Intrusion inflation

Jonsson, 1999

Tenerife 1992- 2000

ERS-1 ERS-2

DInSAR Deformation Fernandez, 2003

Long Valley Caldera

1996- 1998

ERS-2 DInSAR Deformation Newman,2005

Sierra Negra Volcano

ERS-2 DInSAR -Slope deformation-Magma inflation

Gun, 2005

Shishaldin Volcano, Alaska

1993- 2003

ERSRADARSAT JERS

DInSAR Deformation Moran, 2005

Etna Volcano, Italy 1992- 1998

ERS DInSAR Deformation Briole, 1998


Warum LWarum L--Band ?Band ?

LLäängere Wellenlngere Wellenläänge (23,5 cm nge (23,5 cm vsvs 5,7 cm) 5,7 cm) Bessere Resultate bei VegetationBessere Resultate bei VegetationBessere KohBessere Kohäärenz bei Deformationsmessungenrenz bei Deformationsmessungen

Optisch C-Band L-Band

1 Year SPOT / ERS / JERS Image, Sakurayima Volcano, 1995-1998, Source: IPGP


Welche Gefahren kWelche Gefahren köönnen detektiert nnen detektiert werden?werden?

Vulkanische Deformation (via DINSAR)Vulkanische Deformation (via DINSAR)DetektionDetektion von flachen von flachen MagmaintrusionenMagmaintrusionen, welche , welche oft Eruptionen beschleunigen oder ausloft Eruptionen beschleunigen oder auslöösen.sen.DetektionDetektion der Anfangsphase eines Flankenkollaps der Anfangsphase eines Flankenkollaps (auch Hangrutschungen)(auch Hangrutschungen)

Mt. Etna, Source: Ferretti et al, 2003

Three Sisters Volcano 1995-2001: USGS


LavadomLavadom--WachstumWachstum und und --KollapsKollapsDetektionDetektion von langsamem und von langsamem und schnellem Wachstum schnellem Wachstum (< 50 cm/Tag; DINSAR)(< 50 cm/Tag; DINSAR)DetektionDetektion sehr schnellem Wachstum sehr schnellem Wachstum (bis zu 7 m/Tag; (bis zu 7 m/Tag; RadargrammetrieRadargrammetrie))

PyroklastischePyroklastische „„FeuerFeuer““--wolkenwolkenDetektionDetektion von Ablagerungen kleiner von Ablagerungen kleiner Feuerwolken, welche oft groFeuerwolken, welche oft großßen en Vorausgehen (durch Radarbilder Vorausgehen (durch Radarbilder [SLC] oder DINSAR)[SLC] oder DINSAR)


Source: Alexander Gerst


LavaflLavaflüüssesseDetektionDetektion neuer neuer LavaflLavaflüüssesse (durch Radarbilder)(durch Radarbilder)ÜÜberwachung der Abkberwachung der Abküühlung durch hlung durch thermische Schrumpfungthermische Schrumpfung

LahareLahare (Schlammlawinen)(Schlammlawinen)DetektionDetektion potentieller Quellgebiete durch potentieller Quellgebiete durch ÜÜberwachung von Ascheablagerungen, berwachung von Ascheablagerungen, welche in Kombination mit Schnee oder welche in Kombination mit Schnee oder Regen Regen LahareLahare auslauslöösen ksen köönnen.nnen.

Sources: Hawaiian Volcano Observatory / Beauducel et

al / unknown



Kombination mit vorhandenen SystemenKombination mit vorhandenen Systemen

Optische SOOptische SO22 DetektionDetektion (OMI).(OMI).Thermische Thermische DetektionDetektion von von LavaflLavaflüüssenssen ((ModisModis, , ASTER, ASTER, ModvolcModvolc).).FerndetektionFerndetektion vulkanischer Aschewolken (VAAC).vulkanischer Aschewolken (VAAC).

Source: MVO


Potentielle weitere LeistungenPotentielle weitere Leistungen

ÜÜberwachung weiterer Naturgefahren:berwachung weiterer Naturgefahren:

Flutereignisse und Flutereignisse und TsunamisTsunamis..

erdbebengeferdbebengefäährdete Sthrdete Stöörungszonen.rungszonen.

Schnelle OpferabschSchnelle Opferabschäätzung bei Erdbeben: tzung bei Erdbeben: ““Echtzeit INSAR sehr wEchtzeit INSAR sehr wüünschenswert!nschenswert!”” ((WyssWyss et al., et al., EOS 87, no.44, 2006)EOS 87, no.44, 2006)

vermutete Hangrutschungsgebiete.vermutete Hangrutschungsgebiete.

Aufbau einer Aufbau einer ““globalen SAR Bilddatenbank der globalen SAR Bilddatenbank der NaturgefahrenNaturgefahren““Wissenschaftliche ExperimenteWissenschaftliche Experimente


Technisches Technisches KonzeptKonzept


RaumfahrttechnischeRaumfahrttechnische ParameterParameter

OrbitOrbitSARSAR--EntwicklungEntwicklungSpacecraftSpacecraft--EntwicklungEntwicklung

EnergiehaushaltEnergiehaushaltWWäärmehaushaltrmehaushaltGewichtGewicht

Telekommunikation/TelemetrieTelekommunikation/TelemetrieTrTräägerraketegerraketeEntwicklungsEntwicklungs-- und und BetriebskostenBetriebskosten


OrbitOrbit--BerechnungBerechnung

TTääglichegliche ErfassungErfassung

AbdeckungAbdeckung 100%100%

SonnensynchronerSonnensynchroner Orbit an Orbit an derder Tag/NachtTag/Nacht--LinieLinie

BerechneteBerechnete KonstellationKonstellation: : 3 3 SatellitenSatelliten mitmit jeje 72h 72h OrbitwiederholungsrateOrbitwiederholungsrate

PolnahePolnahe UmlaufbahnUmlaufbahn (98.5(98.5°°))

BerechneteBerechnete FlughFlughööhehe: 764km: 764km


OrbitOrbit--BerechnungBerechnung und und AbdeckungAbdeckungTagesabdeckung von 3 Satelliten:

rote Linien = projizierte Flugbahn am Boden. gelb = Bodenabdeckung


SAR SAR GrundlagenGrundlagen

SAR = Synthetic Aperture Radar SAR = Synthetic Aperture Radar

= = aktivesaktives MikrowellensystemMikrowellensystem

SendetSendet seitlichseitlich Pulse von Pulse von elektomagnetischenelektomagnetischen WellenWellen ausaus und und empfempfäängtngt reflektiertereflektierte StrahlungStrahlung

MisstMisst die die IntensitIntensitäätt derder RRüückstrahlungckstrahlung (Amplitude), die (Amplitude), die EntfernungEntfernung üüberber die die LaufzeitLaufzeit und die Phaseund die Phase

RelativRelativ hoheshohes AuflAuflöösungsvermsungsvermöögengen wirdwird durchdurch AntennenAntennen-- und und SensorparameterSensorparameter bestimmtbestimmt..


SARSAR--AufnahmemodiAufnahmemodi

20o47.5o

22.5o

55o

630 km

satellite track

764 km

-- SpurbreiteSpurbreite (wide swath mode): ~630 km(wide swath mode): ~630 km-- SpurbreiteSpurbreite imim StandardbetriebStandardbetrieb: 60 km: 60 km-- AuflAuflöösungsung StandardmodusStandardmodus: ~10m: ~10m


SAR SystemparameterSAR Systemparameter

Band 23.5 cm (L-Band) Chirp-Bandbreite 50 MHz

Polarisation HH or VV Bits per sample 5

Einfallswinkel (Range)

20º...47.5º Noise equivalent σ0 -26 dB

Spurbreite (Standard) 60 km Einsatzdauer bis 10 min/Umlauf

Auflösung: in Flugrichtung

quer zur Flugrichtung4.83 m (1 look) 4…9 m (1 look)

Antennengröße: Länge Breite

9.66 m 3.1 m

Datenrate up to 280 Mbps Max. Ausstrahlung 2000 W

Pulswiederholungs- frequenz (PRF)

1.7...2.5 kHz Pulslänge 35 µs

BisBis zuzu 1000 1000 AufnahmenAufnahmen pro Tag pro Tag mmööglichglich..


EnergiehaushaltEnergiehaushalt

SAR SAR EinsatzdauerEinsatzdauer: 10% : 10% derder OrbitzeitOrbitzeit (6 KW max. (6 KW max. LeistungLeistung). => 10min ). => 10min brauchenbrauchen 1KWh1KWhPlattformPlattform benbenöötigttigt jederzeitjederzeit 0.5 KW0.5 KWBatterieBatterie wirdwird üüberber SonnenpaneleSonnenpanele aufgeladenaufgeladen

SystemSystem Leistung/KapazitLeistung/Kapazitäätt AnmerkungAnmerkung

BatterieBatterie 1.2 KWh1.2 KWh 2 2 NiMHNiMH BatterienBatterien (1 Reserve)(1 Reserve)

SonnenpanelSonnenpanel 2.5 KW2.5 KW mitmit 0.55 KW backup0.55 KW backupGrGröößße: ~10qme: ~10qm

EnvisatEnvisat Batterie (TU Delft)Batterie (TU Delft)


WWäärmehaushaltrmehaushalt

AbleitungAbleitung erzeugtererzeugter BetriebswBetriebswäärmerme notwendignotwendig (ca. 2KW).(ca. 2KW).BerechneteBerechnete FlFläächeche derder PanelePanele: 8.2 : 8.2 qmqm

2 2 AntennenAntennen zumzum EmpfangEmpfang von von TelemetrieTelemetrie--DatenDaten (S(S--Band)Band)1 1 AntenneAntenne ffüürr SensorSensor--DatentransferDatentransfer (X(X--Band)Band)

AntennenAntennen

Thermal Thermal radiatorradiator ISS (ESA)ISS (ESA)


BodenstationBodenstation

-- EmpfangEmpfang derder SensordatenSensordaten und Uplink und Uplink derder TelemetrieTelemetrie--DatenDaten z.Bz.B. . durchdurch Svalbard Ground Svalbard Ground Station (Station (SvalsatSvalsat). ).

-- VolleVolle AbdeckungAbdeckung alleraller 3 x 14 3 x 14 ttääglichenglichen ÜÜberflberflüügege..

-- BenutztBenutzt SS-- and Xand X--BandBand


BerechnungBerechnung des des GewichtsGewichts

SubsystemSubsystem GewichtGewicht AnmerkugenAnmerkugenSARSAR--SystemSystem 540 Kg540 KgSolarpanelSolarpanel 83 kg83 kg 2 2 FlFlüügelgel

BatterieBatterie 20 + 20 kg20 + 20 kg 1 1 ReservebatterieReservebatterieWWäärmehableitungrmehableitung 7 Kg7 Kg

TreibstoffTreibstoff ((ffüürr OrbitkorrekturenOrbitkorrekturen))

200kg200kg

OrbitOrbit--KontrollsegmentKontrollsegment 80 Kg80 KgTelemetrie/TelekommuniTelemetrie/Telekommuni--

kationkation35 Kg35 Kg

GrundgerGrundgerüüstst 200 Kg200 Kg 20% 20% derder GesamtmasseGesamtmasseDatenspeicherungDatenspeicherung 25 Kg25 KgKabelbaum/KabelKabelbaum/Kabel 25 Kg25 Kg

GesamtgewichtGesamtgewicht 1312 Kg1312 Kg max. max. ffüürr Soyuz:Soyuz:4000kg4000kg


TrTräägerraketengerraketen

Soyuz: Soyuz: ffüürr 3 3 SatellitenSatellitenVega: 3x Vega: 3x jeje eineneinen SatellitSatellitKooperationKooperation mitmit Japan: Japan: NutzungNutzung derder

H2H2--A A

SoyuzSoyuz VegaVega


KostenschKostenschäätzungtzung

TrTräägerraketegerrakete SoyuzSoyuz 55 Mio. 55 Mio. €€

SatellitSatellit

S1S1PlattformPlattform 100100 Mio. Mio. €€

SensorSensor 100100 Mio. Mio. €€

S2 S2 –– idem S1idem S1PlattformPlattform 6060 Mio. Mio. €€


S3 S3 –– idem S1idem S1PlattformPlattform 6060 Mio. Mio. €€


BodenstationBodenstation 55 Mio. 55 Mio. €€

GesamtkostenGesamtkosten 550 Mio. 550 Mio. €€


DatenDaten-- managementmanagement


DatenpolitikDatenpolitik

3 Nutzerkategorien3 NutzerkategorienKatKat--1: Nationale/Wissenschaftliche Agenturen 1: Nationale/Wissenschaftliche Agenturen

und Hilfsorganisationenund HilfsorganisationenKatKat--22: : Wissenschaftliche Nutzung Wissenschaftliche Nutzung

(im Nichtkrisenfall)(im Nichtkrisenfall)KatKat--3: Kommerzielle Nutzer, Medien3: Kommerzielle Nutzer, Medien

PrioritPrioritäätensetzung von Kattensetzung von Kat--1 & Kat1 & Kat--2 2


DatenanwendungenDatenanwendungen

TTäägliches gliches MonitoringMonitoring von Naturgefahrenvon Naturgefahren

SARSAR--Bilddatenbank als globale Inventarliste der Bilddatenbank als globale Inventarliste der Naturgefahrenzonen.Naturgefahrenzonen.

WWööchentliche Vorausplanung zur chentliche Vorausplanung zur ÜÜberwachung berwachung von sensiblen Zonen & Einsatzgebietenvon sensiblen Zonen & Einsatzgebieten

Aufbau auf vorhandenen Datenservices, wie Aufbau auf vorhandenen Datenservices, wie z.B. z.B. GlobVolcanoGlobVolcano (derzeit in Antragsphase), (derzeit in Antragsphase), MINERVAMINERVA

Spezialfall bei Aktivierung der Spezialfall bei Aktivierung der ““International International Charter on Charter on SpaceSpace and Major and Major DisastersDisasters””: : PrioritPrioritäätensetzung, Datenvertrieb mit tensetzung, Datenvertrieb mit NotfallkartierungNotfallkartierung

(Lundgren et al, 2003)


Merapi 2006

““International Charter on International Charter on SpaceSpace and and Major Major DisastersDisasters””

Abkommen zwischen Satellitenbetreibern, Abkommen zwischen Satellitenbetreibern, üüber autorisierte Stellen in kber autorisierte Stellen in küürzester Zeit rzester Zeit Notfallskarten fNotfallskarten füür Krisengebiete r Krisengebiete bereitzustellenbereitzustellen

StStäändiger Bereitschaftsdienst fndiger Bereitschaftsdienst füür r CharterCharter--AktivierungAktivierung

www.disasterscharter.orgwww.disasterscharter.org

(ZKI-DLR, T. Pfeiffer)Portugal 2003 Elbe 2006Katrina 2005 Pakistan 2005

CharterCharter--aktivierungaktivierung VulkaneruptionVulkaneruption auf den auf den KomorenKomoren, 5.12.2005, , 5.12.2005, RadarsatRadarsat/Spot/Spot


Produkte und Services Produkte und Services

DatenprodukteDatenprodukte

Rohdaten (Level 0)Rohdaten (Level 0)Bilddaten, Bilddaten, geokodiertgeokodiert (Level 1)(Level 1)InterferogrammInterferogramm (Level 2)(Level 2)

„„volcanovolcano haSAThaSAT ViewerViewer““: : InternetInternet--VisualierungswerkzeugVisualierungswerkzeug

Produktspezifikation und Dokumentation Produktspezifikation und Dokumentation

(Vesuv - ESA/F. Rocca, Milano)


ÜÜbersicht Datenflussbersicht Datenfluss

(optional)

Radar Data Downlink


Schnittstelle zum Anwender:Schnittstelle zum Anwender: InternetInternet--PlattformPlattform

„„volcanovolcano haSAThaSAT--WebWeb““

Information zur MissionInformation zur MissionLehrmaterial NaturgefahrenLehrmaterial NaturgefahrenBildinterpretation & VisualisierungssoftwareBildinterpretation & VisualisierungssoftwareDatenkatalog:Datenkatalog:

VisualisierungsmVisualisierungsmööglichkeit in Echtzeitglichkeit in Echtzeitonlineonline--BestellungBestellung


ZusammenfassungZusammenfassung

Erste spezifische Mission fErste spezifische Mission füür r VulkanVulkanüüberwachung und andere Naturgefahren.berwachung und andere Naturgefahren.

GefahrenabschGefahrenabschäätzung bei Naturkatastrophen.tzung bei Naturkatastrophen.

TTäägliche globale Abdeckung, wetterunabhgliche globale Abdeckung, wetterunabhäängig.ngig.

Schnelle ReaktionsfSchnelle Reaktionsfäähigkeit, hohe Flexibilithigkeit, hohe Flexibilitäät.t.

Erste umfassende globale SAR BildErste umfassende globale SAR Bild--Datenbank Datenbank der Naturgefahren.der Naturgefahren.

Einfacher Zugang und Interpretation fEinfacher Zugang und Interpretation füür r Anwender.Anwender.


……unsere Mission im Kontext des unsere Mission im Kontext des Alpbach Prinzips:Alpbach Prinzips:

erfahrene Experten erfahrene Experten GefGefüühl fhl füür ALLE Aspekte einer r ALLE Aspekte einer Satellitenmission.Satellitenmission.

Verschmelzung von Anwendern und Entwicklern.Verschmelzung von Anwendern und Entwicklern.

AnwendungsnAnwendungsnäähehe, praktische Limitierungen., praktische Limitierungen.

DurchfDurchfüührung tatshrung tatsäächlich sinnvoll und technisch chlich sinnvoll und technisch realisierbar ist.realisierbar ist.

Erfolgte Empfehlung des Erfolgte Empfehlung des ESA ESA advisoryadvisory committeecommittee basierend auf Alpbach 2006 Studien.basierend auf Alpbach 2006 Studien.


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Alpbach Summer School 2006 - red team

ein Projekt der Sommerschule Alpbach 2006ein Projekt der Sommerschule Alpbach 2006

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der ESA und der FFGder ESA und der FFG

VolcanoVolcano haSAThaSAT ein satellitengestein satellitengestüütztes System zur schnellen Informationsgewinnung bei tztes System zur schnellen Informationsgewinnung bei VulkanausbrVulkanausbrüüchen und anderen Naturgefahren. chen und anderen Naturgefahren.

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Mt. Erebus Antarctica

(G. Steinmetz)

real-time 4d monitoring of eruptive processes with doppler

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