Satelity Predpoveď počasia Zeme Z vesmíru

Nedá sa zamieňať satelitný obraz mrakov alebo hurikánov. Koľko toho však viete o družicových meteorologických snímkach okrem rozpoznávania meteorologických satelitných snímok?

V tejto prezentácii preskúmame základy, od toho, ako fungujú meteorologické satelity, a ako sa snímky získané z nich používajú na predpovedanie určitých poveternostných udalostí.

Podobne ako obyčajné vesmírne satelity, aj meteorologické satelity sú človekom vyrobené objekty, ktoré sa vypúšťajú do vesmíru a nechávajú sa krúžiť alebo obísť Zem. Okrem prenosu dát späť na Zem, ktoré napájajú váš televízor, rádio XM alebo GPS navigačný systém na zemi prenášajú údaje o počasí a klíme, ktoré „vidia“ späť k nám obrázkov.

Rovnako ako výhľady na strechu alebo na hory ponúkajú širší výhľad na vaše okolie, aj poloha meteorologického satelitu je niekoľko stoviek až tisícov kilometrov nad zemským povrchom umožňuje, aby počasie v susednej časti USA alebo ktoré ešte nevstúpilo na hranice západného alebo východného pobrežia, bolo dodržiavané. Toto rozšírené zobrazenie tiež pomáha

Pretože oblaky sú poveternostné javy, ktoré „žijú“ najvyššie v atmosfére, sú satelity počasia notoricky známy pre sledovanie mrakov a cloudových systémov (ako sú hurikány), ale mraky nie sú jediné oni vidia. Meteorologické satelity sa používajú aj na monitorovanie environmentálnych udalostí, ktoré ovplyvňujú atmosféru a atmosféru majú široké pokrytie, napríklad požiare, prachové búrky, snehová pokrývka, morský ľad a teploty oceánov.

Teraz, keď vieme, aké sú satelity počasia, pozrime sa na dva druhy meteorologických družíc, ktoré existujú, a na každú z nich najlepšie detegujú poveternostné udalosti.

Spojené štáty v súčasnosti prevádzkujú dva satelity s polárnou obehovou dráhou. Nazýva sa POES (skratka pre POlaru OÁVOD Environmental Satellite), jeden pracuje ráno a druhý večer. Obidve sú spoločne známe ako TIROS-N.

TIROS 1, prvý existujúci satelitný meteorologický systém, bol polárny obiehajúci, čo znamená, že zakaždým, keď sa točil okolo Zeme, prešiel cez severný a južný pól.

Polárne obiehajúce satelity obiehajú okolo Zeme v relatívne tesnej vzdialenosti od nej (zhruba 500 míľ nad zemským povrchom). Ako si možno myslíte, vďaka tomu sú dobré pri snímaní obrázkov vo vysokom rozlíšení, ale nevýhodou toho, že sú tak blízko, môžu naraz len „vidieť“ úzky záber oblasti. Pretože sa však Zem otáča západ-východ východne pod dráhou satelitnej dráhy, satelit sa pri každej revolúcii Zeme v podstate posunie na západ.

Polárne obiehajúce satelity nikdy neprechádzajú rovnakým miestom viac ako raz denne. To je dobré na poskytnutie úplného obrazu o tom, čo sa deje po celom svete a za čo sa deje z tohto dôvodu sú polárne obiehajúce satelity najlepšie pre predpovede počasia a podmienky monitorovania na veľké vzdialenosti Páči sa mi to El Nino a ozónovej diery. To však nie je také dobré na sledovanie vývoja jednotlivých búrok. Z tohto dôvodu sme závislí od geostacionárnych satelitov.

Spojené štáty v súčasnosti prevádzkujú dva geostacionárne satelity. Prezývaný GOES pre „Geostationary OPERAČNÉ Environmental Satellity, „jeden dozerá na východné pobrežie (GOES-východ) a druhý na západné pobrežie (GOES-západ).

Šesť rokov po vypustení prvého polárneho obiehajúceho satelitu boli na obežnú dráhu umiestnené geostacionárne satelity. Tieto satelity „sedia“ pozdĺž rovníka a pohybujú sa rovnakou rýchlosťou, ako sa Zem otáča. Toto im dáva dojem, že zostávajú stále v rovnakom bode nad Zemou. Umožňuje im tiež nepretržite si prezerať rovnaký región (severnú a západnú pologuľu) v celej EÚ počas dňa, čo je ideálne na sledovanie počasia v reálnom čase na použitie pri krátkodobej predpovedi počasia, napr vážne poveternostné upozornenia.

Čo je jedna vec, geostacionárne satelity nefungujú tak dobre? Robte ostré obrázky alebo „sledujte“ póly, ako aj brata s polárnou obiehacou dráhou. Aby mohli geostacionárne satelity držať krok so Zemou, musia obiehať vo väčšej vzdialenosti od nej (presná výška je 35786 km). A pri tejto väčšej vzdialenosti dôjde k strate detailov obrazu aj pohľadov na póly (v dôsledku zakrivenia Zeme).

Jemné senzory v satelite, nazývané rádiometre, merajú žiarenie (t. J. Energiu) vydávané zemským povrchom, z ktorých väčšina je voľným okom neviditeľná. Druhy energetických meteorologických satelitov sa merajú do troch kategórií elektromagnetického spektra svetla: viditeľné, infračervené a infračervené do terahertzov.

Intenzita žiarenia emitovaného vo všetkých troch týchto pásmach alebo „kanáloch“ sa meria súčasne a potom sa uloží. Počítač priradí číselnú hodnotu každému meraniu v rámci každého kanála a potom ich prevedie na pixel v odtieni šedej stupnice. Po zobrazení všetkých pixelov je konečným výsledkom skupina troch obrazov, z ktorých každý ukazuje, kde tieto tri rôzne druhy energie „žijú“.

Nasledujúce tri diapozitívy ukazujú rovnaký pohľad na USA, ale sú zrejmé z viditeľnej, infračervenej a vodnej pary. Môžete si všimnúť rozdiely medzi nimi?

Obrázky z kanála viditeľného svetla pripomínajú čiernobiele fotografie. Je to tak preto, že podobne ako digitálny alebo 35 mm fotoaparát, satelity citlivé na viditeľné vlnové dĺžky zaznamenávajú lúče slnečného svetla odrazené od objektu. Čím viac slnečného svetla sa predmet (napríklad naša krajina a oceán) absorbuje, tým menej svetla sa odráža späť do vesmíru a čím tmavšie sa tieto oblasti objavujú vo viditeľnej vlnovej dĺžke. Naopak, objekty s vysokou odrazivosťou alebo albedos (ako vrcholy mrakov) sa javia najjasnejšie biele, pretože odrážajú veľké množstvo svetla od svojich povrchov.

Keďže na zachytenie viditeľných satelitných snímok je potrebné slnečné svetlo, nie sú k dispozícii počas večerných a nočných hodín.

Infračervené kanály snímajú tepelnú energiu vydávanú povrchmi. Podobne ako vo viditeľných obrázkoch sa najteplejším objektom (napríklad krajina a oblaky nízkej úrovne), ktoré nasávajú teplo, javí najtmavší, zatiaľ čo chladnejšie objekty (vysoký oblak) sa javia jasnejšie.

Vodná para je detekovaná pre svoju energiu emitovanú v infračervenom až terahertzovom spektre. Podobne ako viditeľné a IR, aj jeho obrazy zobrazujú oblaky, ale ďalšou výhodou je, že tiež ukazujú vodu v plynnom stave. Vlhké jazyky vzduchu sa javia ako hmlisto sivé alebo biele, zatiaľ čo suchý vzduch je reprezentovaný tmavými oblasťami.

Obrázky vodnej pary sú niekedy vylepšené farbami, aby bolo možné ich lepšie prezerať. Pre vylepšené obrázky znamenajú modré a zelené vysokú vlhkosť a hnedé, nízka vlhkosť.