Нові

Погодні супутники: прогнозування погоди Землі з космосу

Погодні супутники: прогнозування погоди Землі з космосу

Супутникове зображення хмар або ураганів не помиляється. Але крім розпізнавання погодних супутникових знімків, скільки ви знаєте про погодні супутники?

У цьому слайд-шоу ми розберемо основи, від того, як працюють погодні супутники, до того, як створені з них знімки використовуються для прогнозування певних погодних подій.

Що таке погодний супутник?

iLexx / E + / Getty Images

Як і звичайні космічні супутники, погодні супутники - це техногенні об'єкти, які запускаються в космос і залишаються для обведення або орбіти Землі. За винятком того, що замість передачі даних на Землю, яка працює на вашому телебаченні, радіо XM або GPS-навігаційній системі, вони передають дані про погоду та клімат, які вони "бачать" назад до нас на знімках.

Переваги

Подібно до того, як краєвиди на дах або на гору пропонують більш широкий огляд навколишнього середовища, положення погодного супутника на кілька сотень до тисяч миль над поверхнею Землі дозволяє передбачити погоду в сусідній частині США, або яка навіть не зайшла на Західне чи Східне узбережжя межі поки що потрібно дотримуватися. Цей розширений вигляд також допомагає метеорологам помітити погодні системи та схеми годин по днях, перш ніж їх виявляють наземні спостережні прилади, як-то погодне радар.

Оскільки хмари - це явища погоди, які "живуть" найвищі в атмосфері, погодні супутники відомі для моніторингу хмар та хмарних систем (наприклад, ураганів), але хмари - це не єдине, що вони бачать. Погодні супутники також використовуються для спостереження за екологічними подіями, які взаємодіють з атмосферою та мають широке ареальне покриття, наприклад, пожежі, пилові бурі, сніговий покрив, морський лід та температури океану.

Тепер, коли ми знаємо, що таке супутники погоди, давайте подивимось на два види погодних супутників, які існують - геостаціонарну та полярну орбіту - і погодні події, які найкраще визначати.

Полярні супутники погоди на орбіті

Програма COMET (UCAR)

В даний час у США функціонують два полярні орбіти-супутники. Викликається POES (скорочено для Полар Оператинг Еекологічні Sсупутниковий), один працює вранці, а один ввечері. Обидва вони спільно відомі як TIROS-N.

TIROS 1 - перший супутник погоди, що існував, був полярно-орбітальним, тобто він проходив над Північним та Південним полюсами щоразу, коли обертався навколо Землі.

Полярні орбіти-супутники обходять Землю на відносно близькій відстані до неї (приблизно в 500 милях над земною поверхнею). Як ви можете подумати, це робить їх хорошими у зйомці зображень з високою роздільною здатністю, але недолік того, що вони є настільки близькими, що вони можуть "побачити" лише вузьку область області за один раз. Однак, оскільки Земля обертається із заходу на схід під супутником полярної орбіти, супутник по суті рухається на захід із кожним обертом Землі (супутник фізично не рухається, але його шлях рухається під ним).

Супутники, що орбітують полярно, ніколи не проходять над одним і тим же місцем більше одного разу на день. Це добре для надання повної картини того, що відбувається погоди по всьому світу, і саме тому полярні супутники-орбіти найкращі для прогнозування погоди та моніторингу дальності, таких як Ель-Ніньо та озонова діра. Однак це не дуже добре для відстеження розвитку окремих штормів. Для цього ми залежимо від геостаціонарних супутників.

Геостаціонарні погодні супутники

Проект NOAA / NASA GOES

В даний час в США функціонують два геостаціонарні супутники. Псевдонім GOES за "Геостаціонарний Опереносний Еекологічні Sсупутників, "один стежить за Східним узбережжям (ГОЕС-Схід), а другий - за Західним узбережжям (ГОЕС-Захід).

Через шість років після запуску першого полярно-орбітального супутника на орбіту виведені геостаціонарні супутники. Ці супутники «сидять» уздовж екватора і рухаються з тією ж швидкістю, що і обертається Земля. Це надає їм вигляд перебування ще в тій же точці над Землею. Це також дозволяє їм постійно переглядати один і той же регіон (Північну і Західну півкулі) протягом дня, що ідеально підходить для моніторингу погоди в реальному часі для використання в короткотермінових прогнозах погоди, як суворі попередження погоди.

Що одне, що геостаціонарні супутники не так добре? Візьміть чіткі зображення або «побачте» полюси так само, як це полярний орбітальний брат. Для того, щоб геостаціонарні супутники йшли в ногу з Землею, вони повинні орбітувати на більшій відстані від неї (висота 22 236 миль (35,786 км) точніше). І на цій збільшеній відстані втрачаються як деталізація зображення, так і види полюсів (через кривизну Землі).

Як працюють супутники погоди

Канадовий центр дистанційного зондування

Делікатні датчики всередині супутника, які називаються радіометрами, вимірюють випромінювання (тобто енергію), що виділяється земною поверхнею, більшість з яких невидима неозброєним оком. Вимір вимірювальних супутників енергетичної погоди поділяється на три категорії електромагнітного спектру світла: видиме, інфрачервоне та інфрачервоне до терагерців.

Інтенсивність випромінювання, що випромінюється у всіх трьох цих діапазонах, або "каналах", вимірюється одночасно, потім зберігається. Комп'ютер призначає числове значення кожному вимірюванню в межах кожного каналу, а потім перетворює їх у піксель сірого масштабу. Після відображення всіх пікселів кінцевим результатом є набір з трьох зображень, кожне із яких показує, де "живуть" ці три різні види енергії.

Наступні три слайди демонструють той самий погляд на США, але взяті з видимої, інфрачервоної та водяної пари. Чи можете ви помітити відмінності між собою?

Видимі (VIS) супутникові знімки

NOAA

Зображення з каналу видимого світла нагадують чорно-білі фотографії. Це тому, що подібно до цифрової або 35-мм камери, супутники, чутливі до видимої довжини хвилі, записують промені сонячного світла, відбиті від об'єкта. Чим більше сонячного світла об’єкт (наприклад, наша земля та океан) поглинає, тим менше світла воно відбивається назад у космос, і чим темніше ці області виявляються на видимій довжині хвилі. І навпаки, предмети з високою відбивною здатністю або альбедо (як вершини хмар) виявляються яскравішими білими, оскільки вони відбивають велику кількість світла від своїх поверхонь.

Метеорологи використовують видимі супутникові знімки для прогнозування / перегляду:

  • Конвективна діяльність (тобто, грози)
  • Опади (Оскільки тип хмари можна визначити, осади можуть спостерігатися до появи дощів на радарі.)
  • Курять плющі від пожеж
  • Зола з вулканів

Оскільки сонячне світло потрібне для зйомки видимих ​​супутникових знімків, вони недоступні у вечірні та нічні години.

ІЧ-супутникові знімки

NOAA

Інфрачервоні канали відчувають теплову енергію, що виділяється поверхнями. Як і у видимих ​​знімках, найтепліші предмети (наприклад, земля та низькі хмари), які просочують тепло, виглядають найтемнішими, тоді як холодніші предмети (висока хмара) - яскравішими.

Метеорологи використовують ІЧ-зображення для прогнозування / перегляду:

  • Хмарні особливості вдень і вночі
  • Висота хмари (Оскільки висота пов'язана з температурою)
  • Сніговий покрив (Показується як фіксований сірувато-білий район)

Супутникові знімки водяної пари (WV)

NOAA

Водна пара виявляється за її енергією, що виділяється в інфрачервоному та терагерцовому діапазоні спектру. Як і видимі, і ІЧ-зображення, його зображення зображують хмари, але додатковою перевагою є те, що вони також показують воду в її газоподібному стані. Вологі язики повітря виглядають туманно-сірим або білим, а сухе повітря представлене темними ділянками.

Зображення водяної пари іноді покращуються кольором для кращого перегляду. Для покращених зображень блюз та зелень означають високу вологість, а коричневі - низьку вологість.

Метеорологи використовують зображення водяної пари для прогнозування таких речей, як, наприклад, скільки вологи буде пов’язано з майбутнім явищем дощу чи снігу. Їх також можна використовувати для пошуку струменевого потоку (він розташований уздовж межі сухого та вологого повітря).