Satelity prognozują pogodę kosmiczną z Ziemi

Nie można pomylić satelitarnego zdjęcia chmur lub huraganów. Ale oprócz rozpoznawania zdjęć satelitarnych pogody, ile wiesz o satelitach pogodowych?

W tym pokazie slajdów poznasz podstawy, od tego, jak działają satelity pogodowe, do tego, w jaki sposób wytworzone z nich zdjęcia są wykorzystywane do prognozowania określonych zdarzeń pogodowych.

Podobnie jak zwykłe satelity kosmiczne, satelity pogodowe są obiektami sztucznymi, które są wypuszczane w kosmos i pozostawione do okrążenia lub orbity Ziemi. Z wyjątkiem zamiast przesyłania danych z powrotem na Ziemię, które zasilają Twój telewizor, radio XM lub GPS system nawigacyjny na ziemi, przekazują nam dane pogodowe i klimatyczne, w których „widzą” nas z powrotem kino.

Podobnie jak widoki na dachu lub na szczycie góry oferują szerszy widok na otoczenie, pozycja satelity pogodowego wynosi kilkaset do tysięcy mil ponad powierzchnią Ziemi pozwala na pogodę w sąsiedniej części USA lub która nawet nie przekroczyła granic Zachodniego lub Wschodniego Wybrzeża, zauważony. Ten rozszerzony widok również pomaga

Ponieważ chmury są zjawiskami pogodowymi, które „żyją” najwyżej w atmosferze, są nimi satelity pogodowe znane z monitorowania chmur i systemów chmurowych (takich jak huragany), ale chmury to nie jedyne oni widzą. Satelity pogodowe są również wykorzystywane do monitorowania zdarzeń środowiskowych, które oddziałują z atmosferą i mają szeroki zasięg, taki jak pożary, burze piaskowe, pokrywa śnieżna, lód morski i temperatury oceanów.

Teraz, gdy wiemy, czym są satelity pogodowe, spójrzmy na dwa rodzaje satelitów pogodowych, które istnieją, i zdarzenia pogodowe najlepiej wykrywają.

Stany Zjednoczone obecnie obsługują dwa satelity na orbicie polarnej. O nazwie POES (skrót od P.olar Operating miśrodowiskowy S.atellite), jeden działa rano i drugi wieczorem. Oba są wspólnie znane jako TIROS-N.

TIROS 1, pierwszy z istniejących satelitów pogodowych, orbitował biegunowo, co oznacza, że ​​przelatywał nad biegunem północnym i południowym za każdym razem, gdy obracał się wokół Ziemi.

Satelity krążące wokół biegunów okrążają Ziemię w stosunkowo niewielkiej odległości (około 500 mil nad powierzchnią Ziemi). Jak może się wydawać, sprawia to, że dobrze radzą sobie z przechwytywaniem obrazów w wysokiej rozdzielczości, ale wadą bycia tak blisko jest to, że mogą „zobaczyć” wąski obszar jednocześnie. Ponieważ jednak Ziemia obraca się z zachodu na wschód pod ścieżką satelity krążącego na orbicie polarnej, satelita zasadniczo dryfuje na zachód z każdą rewolucją na Ziemi.

Orbitujące satelity polarne nigdy nie przelatują nad tym samym miejscem więcej niż raz dziennie. Jest to dobre dla zapewnienia pełnego obrazu tego, co dzieje się w różnych warunkach pogodowych na całym świecie i dla z tego powodu satelity na orbitach polarnych są najlepsze do prognozowania i monitorowania warunków pogodowych na duże odległości lubić El Niño i dziura ozonowa. Nie jest to jednak zbyt dobre do śledzenia rozwoju poszczególnych burz. W tym celu polegamy na satelitach geostacjonarnych.

Stany Zjednoczone obsługują obecnie dwie satelity geostacjonarne. Przydomek GOES dla „soleostationary Operational miśrodowiskowy S.atelity ”, jeden czuwa nad Wschodnim Wybrzeżem (GOES-East), a drugi nad Zachodnim Wybrzeżem (GOES-West).

Sześć lat po wystrzeleniu pierwszego satelity na orbicie polarnej satelity geostacjonarne zostały umieszczone na orbicie. Te satelity „siedzą” wzdłuż równika i poruszają się z taką samą prędkością, jak Ziemia się obraca. To daje im wrażenie, że pozostają w tym samym punkcie nad Ziemią. Pozwala im także na ciągłe oglądanie tego samego regionu (półkuli północnej i zachodniej) w całym regionie kurs dnia, który jest idealny do monitorowania pogody w czasie rzeczywistym, do wykorzystania w krótkoterminowych prognozach pogody, takich jak surowe ostrzeżenia pogodowe.

Co jest jedną rzeczą, że satelity geostacjonarne nie radzą sobie tak dobrze? Rób ostre zdjęcia lub „patrz” na bieguny, a także na orbitującego brata. Aby satelity geostacjonarne nadążały za Ziemią, muszą orbitować w większej odległości od niej (dokładnie na wysokości 22 236 mil (35 786 km)). A przy tej zwiększonej odległości tracone są zarówno szczegóły obrazu, jak i widoki biegunów (z powodu krzywizny Ziemi).

Delikatne czujniki w satelicie, zwane radiometrami, mierzą promieniowanie (tj. Energię) wydzielaną przez powierzchnię Ziemi, z których większość jest niewidoczna gołym okiem. Rodzaje mierzonych energetycznych satelitów pogodowych dzielą się na trzy kategorie elektromagnetycznego spektrum światła: widzialne, podczerwone i podczerwone do terahercowe.

Intensywność promieniowania emitowanego we wszystkich trzech pasmach lub „kanałach” jest mierzona jednocześnie, a następnie przechowywana. Komputer przypisuje wartość liczbową do każdego pomiaru w każdym kanale, a następnie przekształca je w piksel w skali szarości. Po wyświetleniu wszystkich pikseli wynik końcowy to zestaw trzech obrazów, z których każdy pokazuje, gdzie te trzy różne rodzaje energii „żyją”.

Następne trzy slajdy pokazują ten sam widok USA, ale pochodzą z widzialnej, podczerwieni i pary wodnej. Czy widzisz różnice między nimi?

Obrazy z kanału światła widzialnego przypominają fotografie czarno-białe. Dzieje się tak dlatego, że podobnie jak aparat cyfrowy lub 35 mm, satelity wrażliwe na widzialne długości fal rejestrują promienie słoneczne odbite od obiektu. Im więcej światła słonecznego obiekt (jak nasza ziemia i ocean) absorbuje, tym mniej światła odbija z powrotem w przestrzeń kosmiczną, a ciemniejsze obszary pojawiają się na widzialnej długości fali. I odwrotnie, obiekty o wysokim współczynniku odbicia lub albedo (jak wierzchołki chmur) wydają się najjaśniejsze, ponieważ odbijają duże ilości światła od powierzchni.

Ponieważ do rejestrowania widocznych zdjęć satelitarnych wymagane jest światło słoneczne, nie są one dostępne w godzinach wieczornych i nocnych.

Kanały podczerwieni wykrywają energię cieplną wydzielaną przez powierzchnie. Podobnie jak w przypadku widocznych zdjęć, najcieplejsze obiekty (takie jak ziemia i chmury niskiego poziomu), które pochłaniają ciepło, wydają się najciemniejsze, a zimniejsze obiekty (wysokie chmury) wydają się jaśniejsze.

Para wodna jest wykrywany pod kątem energii emitowanej w podczerwieni do zakresu terahercowego widma. Podobnie jak widzialne i IR, jego obrazy przedstawiają chmury, ale dodatkową zaletą jest to, że pokazują również wodę w stanie gazowym. Wilgotne języki powietrza mają mglisty szary lub biały kolor, a suche powietrze jest reprezentowane przez ciemne obszary.

Obrazy pary wodnej są czasami wzmocnione kolorami w celu lepszego oglądania. W przypadku ulepszonych zdjęć odcienie niebieskiego i zielonego oznaczają wysoką wilgotność, a brązy - niską wilgotność.