Satelity předpovídají počasí Země z vesmíru

Nedá se zaměnit satelitní obraz mraků nebo hurikánů. Ale nehledě na rozpoznávání satelitních snímků počasí, kolik toho víte o meteorologických satelitech?

V této prezentaci prozkoumáme základy, od toho, jak fungují meteorologické satelity, a jak se snímky vytvořené z nich používají k předpovídání určitých meteorologických událostí.

Stejně jako běžné kosmické satelity, i meteorologické satelity jsou umělé předměty, které jsou vypuštěny do vesmíru a ponechány na kruhu nebo na oběžné dráze Země. Kromě přenosu dat zpět na Zemi, která napájí vaši televizi, XM rádio nebo GPS navigační systém na zemi, přenášejí údaje o počasí a klimatu, které „vidí“ zpět k nám obrázky.

Stejně jako výhledy na střechu nebo na vrchol hory nabízejí širší výhled na vaše okolí, poloha meteorologického satelitu několik stovek až tisíc kilometrů nad zemským povrchem umožňuje, aby počasí v sousední části USA nebo které ještě nevstoupilo na hranice západního nebo východního pobřeží, bylo pozorováno. Toto rozšířené zobrazení také pomáhá

Protože mraky jsou jevy počasí, které „žijí“ nejvyšší v atmosféře, meteorologické satelity jsou notoricky známý pro sledování mraků a cloudových systémů (jako jsou hurikány), ale mraky nejsou jediná věc vidí. Meteorologické satelity se také používají ke sledování environmentálních událostí, které interagují s atmosférou a mají široké pokrytí, jako jsou požáry, prachové bouře, sněhová pokrývka, mořský led a teploty oceánu.

Nyní, když víme, jaké jsou meteorologické satelity, pojďme se podívat na dva druhy meteorologických družic, které existují, a meteorologické události, které každý nejlépe detekuje.

Spojené státy v současné době provozují dva polární družice. Volal POES (zkratka pro Polar Óperating Environmentální Satellite), jeden pracuje ráno a druhý večer. Oba jsou souhrnně známé jako TIROS-N.

TIROS 1, první existující meteorologický satelit, byl polární obíhající, což znamenalo, že pokaždé, když se točil kolem Země, prošel přes severní a jižní pól.

Polární družice obíhající kolem Země obíhají v relativně těsné vzdálenosti od ní (zhruba 500 mil nad zemským povrchem). Jak si můžete myslet, díky tomu jsou dobré při pořizování snímků s vysokým rozlišením, ale nevýhodou tak blízko je, že mohou „vidět“ úzký pás oblasti najednou. Protože se však Země otáčí z východu na východ pod polární dráhou družicové dráhy, satelit se s každou pozemskou revolucí v podstatě unáší na západ.

Polární obíhající satelity nikdy nepřecházejí přes stejné místo více než jednou denně. To je dobré pro poskytnutí úplného obrazu o tom, co se děje počasí po celém světě a pro z tohoto důvodu jsou polární obíhající satelity nejlepší pro předpovídání a monitorování počasí na dlouhou vzdálenost jako El Niño a ozonová díra. To však není tak dobré pro sledování vývoje jednotlivých bouří. Z tohoto důvodu jsme závislí na geostacionárních satelitech.

Spojené státy v současné době provozují dva geostacionární satelity. Přezdívka GOES pro „Geostationary Óperational Environmentální Satellites, “jeden hlídá východní pobřeží (GOES-východ) a druhý, přes západní pobřeží (GOES-West).

Šest let poté, co byl vypuštěn první polární orbitální satelit, byly na oběžné dráze umístěny geostacionární satelity. Tyto satelity „sedí“ podél rovníku a pohybují se stejnou rychlostí, jako se Země otáčí. To jim dává dojem, že zůstávají stále ve stejném bodě nad Zemí. Rovněž jim umožňuje nepřetržitě prohlížet stejnou oblast (severní a západní polokouli) v celém EU během dne, což je ideální pro sledování počasí v reálném čase pro použití v krátkodobém předpovídání počasí, jako je vážné varování.

Co je jedna věc, geostacionární satelity nefungují tak dobře? Pořizujte ostré obrázky nebo „podívejte se“ na póly, stejně jako na polárního obíhajícího bratra. Aby geostacionární satelity držely krok se Zemí, musí obíhat ve větší vzdálenosti od ní (přesná výška je 22 236 km (35 786 km)). A při této větší vzdálenosti se ztratí jak obrazový detail, tak pohledy na póly (kvůli zemskému zakřivení).

Jemné senzory uvnitř satelitu, nazývané radiometry, měří záření (tj. Energii) vydávané zemským povrchem, z nichž většina je pouhým okem neviditelná. Druhy energetických meteorologických družic se měří do tří kategorií elektromagnetického spektra světla: viditelné, infračervené a infračervené do terahertzů.

Intenzita záření emitovaného ve všech třech těchto pásmech, neboli „kanálech“, se měří současně a poté se uloží. Počítač přiřadí každému měření v každém kanálu číselnou hodnotu a poté je převede na pixel v šedé škále. Jakmile jsou zobrazeny všechny pixely, výsledným výsledkem je sada tří obrázků, z nichž každý ukazuje, kde tyto tři různé druhy energie „žijí“.

Další tři diapozitivy ukazují stejný pohled na USA, ale pořízené z viditelných, infračervených a vodních par. Můžete si všimnout rozdílů mezi nimi?

Obrázky z kanálu viditelného světla připomínají černobílé fotografie. Je tomu tak proto, že podobně jako digitální nebo 35mm kamera zaznamenávají satelity citlivé na viditelné vlnové délky paprsky slunečního světla odrazené od předmětu. Čím více slunečního světla se předmět (jako je naše země a oceán) absorbuje, tím méně světla se odráží zpět ven do vesmíru a čím tmavší jsou tyto oblasti ve viditelné vlnové délce. Naopak objekty s vysokou odrazivostí nebo albedos (jako vrcholky mraků) se zdají nejjasnější bílé, protože odrazí velká množství světla od jejich povrchů.

Protože k zachycení viditelných satelitních snímků je zapotřebí sluneční světlo, nejsou k dispozici během večerních a nočních hodin.

Infračervené kanály snímají tepelnou energii vydávanou povrchy. Stejně jako ve viditelných obrázcích se nejteplejší objekty (jako jsou země a mraky nízké úrovně), které pohlcují teplo, jeví nejtemnější, zatímco chladnější objekty (vysoké mraky) se jeví jasnější.

Vodní pára je detekována pro svou energii emitovanou v infračerveném až terahertzovém spektru. Podobně jako viditelné a IR, i její obrazy zobrazují mraky, ale další výhodou je, že také ukazují vodu ve svém plynném stavu. Vlhké jazyky vzduchu se zdají mlhavě šedé nebo bílé, zatímco suchý vzduch představuje tmavé oblasti.

Obrázky vodní páry jsou někdy vylepšeny pro lepší prohlížení. U vylepšených obrázků znamená modrá a zelená vysoká vlhkost a hnědá nízká vlhkost.