The метеорологический спутник - это тип спутника, который в основном используется для мониторинга погоды и климата на Земле. Спутники могут быть на полярной орбите, асинхронно покрывая всю Землю, или геостационарными, зависающими над одним и тем же местом на экваторе.
метеорологические спутники см. больше, чем облака: огни городов, пожары, последствия загрязнения, полярные сияния, песок и пыльные бури, снежный покров, ледовая карта, границы океанских течений, энергия потоки и т. д. Другие типы экологической информации собираются с помощью метеорологических спутников. Метеорологические спутниковые снимки помогли в мониторинге облака вулканического пепла с горы Сент-Хеленс и активности других вулканов, таких как гора Этна. Также отслеживался дым от пожаров на западе США, таких как Колорадо и Юта.
Эль-Ниньо и его влияние на погоду ежедневно отслеживаются по спутниковым изображениям. Антарктическая озоновая дыра нанесена на карту по данным метеорологических спутников. В совокупности метеорологические спутники, которыми управляют США, Европа, Индия, Китай, Россия и Япония, обеспечивают почти непрерывные наблюдения для глобальной службы погоды.
Еще в 1946 году идея камер на орбите для наблюдения за погодой разрабатывался. Это произошло из-за скудного охвата данными наблюдений и затрат на использование облачных камер на ракетах. К 1958 году были созданы первые прототипы TIROS и Vanguard (разработанные армейским корпусом связи). Первый метеорологический спутник Vanguard 2 был запущен 17 февраля 1959 года. Он был разработан для измерения облачного покрова и сопротивления, но плохая ось вращения и его эллиптическая орбита не позволили ему собрать заметное количество полезные данные. На спутниках Explorer VI и VII также проводились эксперименты, связанные с погодой.
Первым метеорологическим спутником, который был признан успешным, был TIROS-1, запущенный НАСА 1 апреля 1960 года. TIROS работал в течение 78 дней и оказался намного более успешным, чем Vanguard 2. TIROS проложил путь к программе Nimbus, технологии и результаты которой являются наследием большинства спутников для наблюдения за Землей, запущенных НАСА и NOAA с тех пор. тогда. Начиная со спутника Nimbus 3 в 1969 году, информацию о температуре через тропосферную колонку начали получать спутники из восточной Атлантики и большей части Тихого океана, что привело к значительному улучшению прогнозов погоды.
Полярно-орбитальные спутники ESSA и NOAA последовали этому примеру с конца 1960-х годов. Затем последовали геостационарные спутники, начиная с серии ATS и SMS в конце 1960-х - начале 1970-х годов, а затем продолжая серией GOES с 1970-х годов. Спутники на полярной орбите, такие как QuikScat и TRMM, начали передавать информацию о ветре у поверхности океана, начиная с конца 1970-х годов, с микроволновыми изображениями, которые напоминали радиолокационные дисплеи, что значительно улучшило диагностику тропический циклон сила, усиление и местонахождение в 2000-х и 2010-х годах.
Наблюдение обычно производится через разные «каналы» электромагнитного спектра, в частности, видимый и инфракрасный порции.
Некоторые из этих каналов включают:
Изображения в видимом свете с метеорологических спутников в дневное время суток легко интерпретируются даже обычным человеком; облака, облачные системы, такие как фронты и тропические штормы, озера, леса, горы, снежный лед, пожары и загрязнения, такие как дым, смог, пыль и дымка, очевидны. Даже ветер можно определить по рисунку облаков, их расположению и движению на последовательных снимках.
тепловые или инфракрасные изображения, записанные датчиками, называемыми сканирующими радиометрами. позволяет обученному аналитику определять высоту и типы облаков, рассчитывать температуру суши и поверхностных вод, а также находить особенности поверхности океана. Инфракрасные спутниковые изображения могут быть эффективно использованы для тропических циклонов с видимой диаграммой направленности глаз, используя метод Дворака, где разница между температура теплого глаза и окружающие вершины холодных облаков могут использоваться для определения его интенсивности (более холодные вершины облаков обычно указывают на более интенсивный шторм). Инфракрасные изображения изображают океанские водовороты или вихри, а также отображают течения, такие как Гольфстрим, которые имеют большое значение для судоходства. Рыбаки и фермеры заинтересованы в знании температуры земли и воды, чтобы защитить урожай от заморозков или увеличить улов с моря. Можно заметить даже явления Эль-Ниньо. Используя методы цветной оцифровки, тепловые изображения с серым оттенком могут быть преобразованы в цветные для облегчения идентификации необходимой информации.
Каждый метеорологический спутник предназначен для использования одного из двух разных классов орбит: геостационарный и на полярной орбите.
Геостационарные метеорологические спутники вращаются вокруг Земли над экватором на высоте 35 880 км (22 300 миль). Благодаря этой орбите они остаются неподвижными по отношению к вращающейся Земле и, таким образом, могут непрерывно записывать или передавать изображения всего нижнего полушария с помощью своих датчиков видимого света и инфракрасного излучения. Средства массовой информации используют геостационарные фотографии в своих ежедневных презентациях погоды как отдельные изображения или превращают их в циклы фильмов. Они также доступны на страницах прогнозов по городу на сайте www.noaa.gov (например, Даллас, Техас).
Несколько геостационарных метеорологических космических аппаратов находятся в эксплуатации. В Соединенных Штатах GOES серии имеет три действующих: GOES-15, GOES-16 и GOES-17. GOES-16 и 17 остаются неподвижными над Атлантическим и Тихим океанами соответственно. GOES-15 будет выведен из эксплуатации в начале июля 2019 года.
Российский метеорологический спутник нового поколения Электро-Л №1 работает на 76 ° в.д. над Индийским океаном. У японцев есть MTSAT -2, расположенный над средней частью Тихого океана на 145 ° в.д., и Himawari 8 на 140 ° в.д. Европейцы используют четыре спутника Meteosat -8 (3,5 ° з.д.) и Meteosat-9 (0 °) над Атлантическим океаном, а также имеют спутник Meteosat-6 (63 ° E) и Meteosat-7 (57,5 °). Д) над Индийским океаном. В настоящее время в Китае работают три геостационарных спутника Fengyun (风云) (FY-2E на 86,5 ° E, FY-2F на 123,5 ° E и FY-2G на 105 ° E). Индия также эксплуатирует геостационарные спутники INSAT, на которых установлены инструменты для метеорологических целей.
Полярно-орбитальные метеоспутники обращаются вокруг Земли на типичной высоте 850 км (530 миль)) по пути с севера на юг (или наоборот), проходя через полюса в их непрерывном полете. Метеорологические спутники на полярной орбите находятся на солнечно-синхронных орбитах, что означает, что они могут наблюдать за любым местом на Земле и будут просматривать каждое место дважды в день с одинаковыми общими условиями освещения из-за почти постоянного местного солнечное время. Метеорологические спутники на полярной орбите предлагают гораздо лучшее разрешение, чем их геостационарные аналоги, из-за их близости к Земле.
В Соединенных Штатах имеется серия полярно-орбитальных метеорологических спутников NOAA, в настоящее время NOAA-15, NOAA-18 и NOAA-19 (POES ) и NOAA-20. (JPSS ). В Европе есть спутники Metop -A и Metop -B, эксплуатируемые EUMETSAT. У России есть спутники серий Метеор и РЕСУРС. В Китае FY -3A, 3B и 3C. У Индии также есть спутники на полярной орбите.
Метеорологический спутник Министерства обороны США ( DMSP ) может "видеть" лучшие из всех погодных транспортных средств с его способностью обнаруживать объекты почти столь же "маленькие", как огромный нефтяной танкер. Кроме того, из всех метеорологических спутников на орбите только DMSP может «видеть» ночью в визуале. Некоторые из самых впечатляющих фотографий были сделаны ночным датчиком зрения; городские огни, вулканы, пожары, молнии, метеоры, выгорания на нефтяных месторождениях, а также Северное сияние и Аврора Австралис были захвачены датчиком низкого лунного света этого космического корабля высотой 450 миль.
В то же время можно отслеживать потребление энергии и рост городов, поскольку заметны как крупные, так и даже второстепенные города, а также огни шоссе. Это сообщает астрономам о световом загрязнении. New York City Blackout 1977 был захвачен одним из ночных орбитальных космических аппаратов DMSP.
Эти фотографии помогают не только наблюдать за городскими огнями, но и помогают в обнаружении и мониторинге пожаров. Спутники не только визуально видят пожары днем и ночью, но и тепловизионные и инфракрасные сканеры на борту этих метеорологических спутников обнаруживают потенциальные источники пожара под поверхностью Земли, где происходит тление. После обнаружения пожара те же метеоспутники предоставляют важную информацию о ветре, который может раздувать или распространять пожары. Эти же фотографии облаков из космоса рассказывают пожарному, когда пойдет дождь.
На некоторых из самых драматичных фотографий были запечатлены 600 нефтяных пожаров в Кувейте, которые начала бегущая Армия Ирака 23 февраля 1991 года. На ночных фотографиях были видны огромные вспышки, намного опережает свечение больших населенных пунктов. Пожары поглотили миллионы галлонов нефти; последний был затоплен 6 ноября 1991 года.
Мониторинг снежного поля, особенно в Сьерра-Невада, может быть полезна гидрологу, отслеживающему доступный снежный покров для стока, жизненно важного для водосборов на западе Соединенных Штатов. Эта информация получена с существующих спутников всех агентств правительства США (в дополнение к местным наземным измерениям). Ледяные поля, пакеты и айсберги также могут быть обнаружены и отслежены с метеорологического космического корабля.
Можно точно определить даже загрязнение, вызванное природой или деятельностью человека. Визуальные и инфракрасные фотографии показывают влияние загрязнения в соответствующих областях по всей земле. Также можно обнаружить загрязнение от самолетов и ракет, а также следы конденсата. Информация об океанических течениях и ветре на малых высотах, полученная с помощью космических снимков, может помочь предсказать зону покрытия и движение океанических разливов нефти. Почти каждое лето песок и пыль из пустыни Сахара в Африке дрейфуют через экваториальные районы Атлантического океана. Фотографии GOES-EAST позволяют метеорологам наблюдать, отслеживать и прогнозировать это песчаное облако. Помимо уменьшения видимости и проблем с дыханием, песчаные облака подавляют образование ураганов, изменяя баланс солнечной радиации в тропиках. Другие пыльные бури в Азии и материковом Китае являются обычным явлением, и их легко обнаружить и отслеживать, например, недавние примеры пыли, перемещающейся через Тихий океан и достигающей Северной Америки.
В отдаленных районах мира, где мало местных наблюдателей, пожары могут выйти из-под контроля в течение нескольких дней или даже недель и уничтожить миллионы акров земли, прежде чем власти будут предупреждены. Метеорологические спутники могут оказаться огромным преимуществом в таких ситуациях. Ночные фотографии также показывают выгорание на газовых и нефтяных месторождениях. Профили температуры и влажности атмосферы снимались метеорологическими спутниками с 1969 года.
На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Метеорологические спутники. |