GPS misst Bodenfeuchte

Wer in der Wüste unterwegs ist, findet mit Hilfe eines GPS-Empfängers sicher zur nächsten Oase. Das globale Positionsbestimmungssystem kann aber noch mehr, zeigen die Versuche amerikanischer Ingenieurinnen. Die vom Boden reflektierten Satellitensignale könnten demnach helfen, überhaupt erst einen geeigneten Platz für einen Brunnen zu bestimmen. Das berichtet das Magazin “New Scientist” in seiner neuen Ausgabe.

Foto: Keith Weller, USDA-Agricultural Research Service

Kristine Larson von der University of Colorado in Boulder und Kolleginnen nutzen aus, dass eine typische GPS-Antenne nicht nur direkt von den Satelliten kommende Radiowellen empfängt, sondern auch solche, die vom Boden reflektiert worden sind. Diese Reflexionen sind umso stärker, je höher der Wassergehalt des Bodens ist. Mit der Bodenfeuchte steigt daher auch die Signalstärke im Vergleich zum Hintergrundrauschen.

Versuchsweise analysierte die Gruppe die Daten einer GPS-Station in Usbekistan, die zur Messung von Bewegungen der Erdkruste eingerichtet worden war. Während des 70-tägigen Testzeitraums stieg das Signal-Rausch-Verhältnis nach Regengüssen rasch stark an, um dann im Laufe von gut einer Woche wieder abzusinken, schreiben die Forscherinnen im Fachblatt “GPS Solutions”. Nach einer vorherigen Kalibrierung könnten auf diese Weise auch absolute Feuchtewerte ermittelt werden.

Eine gängige, wenige Meter hohe GPS-Antenne könne die Bodenfeuchte im Umkreis von etwa 20 Metern erfassen, so Larson. Damit schließe die Technik eine Lücke zwischen direkten, lokalen Messungen und satellitengestützten Abschätzungen, die typischerweise eine Auflösung von Hunderten Quadratkilometern hätten. Ihre Resultate könnten daher auch für den Katastrophenschutz und für die Validierung von Klimamodellen interessant sein. Ein weiterer Vorzug sei der geringe finanzielle Aufwand, so die Forscherin: “Mit das Beste an unserer Technik ist, dass die GPS-Signale kostenlos sind.”

Forschung: Kristine M. Larson, Penina Axelrad und Andria Bilich, Department of Aerospace Engineering Sciences, University of Colorado, Boulder; und andere

Veröffentlichung GPS Solutions, Vol. 12(3), pp 173-7, DOI 10.1007/s10291-007-0076-6

WWW:
New Scientist
Homepage Kristine Larson
Das GPS-System
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