Den Bereich der kurzwelligen solaren Einstrahlung zwischen 400 nm und 700 nm bezeichnet man auch als photosynthetisch aktive Strahlung (PAR). Die PAR ist der Antrieb für biochemische Pflanzenprozesse, hauptsächlich die Photosynthese. Die PAR steuert die Primärproduktion und damit die Kohlenstofffixierung von terrestrischer und mariner Vegetation und beeinflusst den Energie- und Wasseraustausch (Evapotranspiration) zwischen der Vegetation und der Atmosphäre. Im Bereich der Klimaforschung ist die photosynthetisch aktive Strahlung zur Berechnung der Kohlenstoffbilanzierung von terrestrischer und mariner Vegetation eine wichtige Größe. Mit der vorliegenden Dissertation wird eine neue Methode zum Ableiten der Tagessumme der photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR) und zum Ableiten der mittleren PAR verschiedener Zeitintervalle für bewölkte und wolkenfreie atmosphärische Bedingungen vorgestellt. Zur Berechnung der PAR werden Fernerkundungsdaten des sonnensynchronen AVHRR/NOAA-Satellitensystems und ein Strahlungstransfermodell (LibRadtran) verwendet. Die abgeleitete PAR wurde mit Daten von europäischen Bodenmessstationen für den Zeitraum Mai bis September 1999 validiert und diskutiert. Aus Sensitivitätsuntersuchungen der strahlungsrelevanten Parameter zeigt sich, dass Aerosole und Wolken den größten Einfluss auf die PAR haben. Die optische Dicke von Aerosol und von Wolken werden aus den Fernerkundungsdaten zum Aufnahmezeitpunkt abgeleitet und als Eingabeparameter zur Berechnung der PAR verwendet. Der Strahlungstransfer durch die Atmosphäre wurde mit dem Strahlungstransfermodell LibRadtran für verschiedene Kombinationen der verwendeten Parameter im Voraus berechnet und in Look-Up Tabellen (LUT) abgelegt. Dies verkürzt die lange Rechenzeit des Modells erheblich. Es wurde eine Prozessierungskette aufgebaut, mit der die PAR als Momentaufnahme aus Fernerkundungsdaten abgeleitet wird. Die in dieser Arbeit vorgestellte Methode zum Ableiten einer zeitlich integrierten PAR basiert auf dem Zusammenhang zwischen räumlicher Verteilung der PAR und dem zeitlichen Verlauf der PAR über einem Punkt (P) an der Erdoberfläche. Es zeigt sich eine statistisch signifikante Abhängigkeit zwischen räumlich gemittelter PAR und der zeitlich integrierten PAR aus Bodenmessstationen. Dabei wurden die Ergebnisse der PAR für verschiedene Zeitintervalle und für die Tagessumme statistisch untersucht und diskutiert. Die beste Korrelation (R) zwischen abgeleiteter PAR und Bodenstationsdaten wurde für ein 75 * 75 Pixelgitter und einem Zeitintervall von 180 Minuten (R = 0.91) bzw. für ein 99 * 99 Pixelgitter und der Tagessumme der PAR (R = 0.9) erzielt. Die Wurzel aus dem mittleren quadratischen Fehler (RMSE) als relativer Wert beträgt dabei 0.23 für das 180 Minuten Mittel und 0.22 für die Tagessumme, berechnet für ein Konfidenzintervall von 95 %. Die räumliche Auflösung der abgeleiteten PAR beträgt bei diesem Verfahren für alle Zeitintervalle ~1 km.     «

Den Bereich der kurzwelligen solaren Einstrahlung zwischen 400 nm und 700 nm bezeichnet man auch als photosynthetisch aktive Strahlung (PAR). Die PAR ist der Antrieb für biochemische Pflanzenprozesse, hauptsächlich die Photosynthese. Die PAR steuert die Primärproduktion und damit die Kohlenstofffixierung von terrestrischer und mariner Vegetation und beeinflusst den Energie- und Wasseraustausch (Evapotranspiration) zwischen der Vegetation und der Atmosphäre. Im Bereich der Klimaforschung ist die...     »

The range of the shortwave solar irradiance between 400 nm and 700 nm is also referred to as photosynthetically active radiation (PAR). The PAR is the driver for biochemical vegetation processes, mainly photosynthesis. The PAR steers the primary production and there the carbon fixation of terrestrial and marine vegetation and affects the energy and water exchange (evapotranspiration) between the vegetation and the atmosphere. In the field of the climatic research the PAR is for the computation of the carbon balance of terrestrial and marine vegetation an important parameter. Within this thesis a new method is presented for deriving the daily total of PAR and for deriving the mean value of PAR of different time intervals for cloudy and clear atmospheric conditions. For the computation of PAR remote sensing data of the sun-synchronous AVHRR/NOAA satellite system and a radiation transfer model (LibRadtran) are used. The derived PAR was validated and discussed with ground truth data from measurement sta-tions over Europe for the period May until September 1999. From sensitivity analysis of the radiation-relevant parameters it is shown that aerosols and clouds have the largest influence on PAR. The aerosol optical thickness and the cloud optical thickness are derived from remote sensing data at scanning time and are used as input parameters for the retrieval of PAR. The radiation transfer by the atmosphere was com-puted with the radiation transfer model (LibRadtran) for different combinations of the used parameters in advance and put down into Look Up tables (LUT). This shortens the long computing time of the model substantially. A processing chain was developed, with which the PAR is derived as instantaneous PAR from remote sensing data. The method presented in this work to derive a temporally inte-grated PAR is based on the correlation between spatial distribution of PAR and the temporal distribution of PAR over a point (P) at the earth's surface. There is a statistically significant dependence between spatially averaged PAR and the temporally integrated PAR from ground truth measurements. The results of the PAR for different time intervals and for the daily total were statistically analyzed and discussed. The best correlations (R) between derived PAR and ground truth data are calculated for a 75 * 75 pixel grid box and a time interval of 180 minutes (R = 0,91) as well as for a 99 * 99 pixel grid box and the daily total of PAR (R = 0,9). The root mean square error (RMSE) as a relative value amounts to 0,23 for a 180 minutes mean and 0,22 for the daily total, computed for a confidence level of 95 %. The spatial resolution of the derived PAR amounts to ~1 km for all time intervals using the proposed method.     «

The range of the shortwave solar irradiance between 400 nm and 700 nm is also referred to as photosynthetically active radiation (PAR). The PAR is the driver for biochemical vegetation processes, mainly photosynthesis. The PAR steers the primary production and there the carbon fixation of terrestrial and marine vegetation and affects the energy and water exchange (evapotranspiration) between the vegetation and the atmosphere. In the field of the climatic research the PAR is for the computation o...     »