Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

GOES-8 , метеорологический спутник США метеорологической спутниковой службы

Метеорологический спутник представляет собой тип спутника , который в основном используется для наблюдения за погодой и климатом Земли. Спутники могут быть на полярной орбите (асинхронно покрывая всю Землю) или геостационарными (зависать над одним и тем же местом на экваторе ). [1]

Хотя в первую очередь используются для обнаружения развития и движения штормовых систем и других моделей облаков, метеорологические спутники также могут обнаруживать другие явления, такие как огни города, пожары, эффекты загрязнения, полярные сияния , песчаные и пыльные бури , снежный покров, картографирование льда, границы океанские течения и потоки энергии. Другие типы экологической информации собираются с помощью метеорологических спутников. Снимки со спутников погоды помогли в мониторинге облака вулканического пепла с горы Сент-Хеленс и активности других вулканов, таких как гора Этна . [2] Дым от пожаров на западе США, таких как Колорадо иЮта также находилась под наблюдением.

Эль-Ниньо и его влияние на погоду ежедневно отслеживаются по спутниковым изображениям. Озоновая дыра в Антарктике 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.

История [ править ]

Дополнительная информация: Первые изображения Земли из космоса.
Первое телевизионное изображение Земли из космоса с метеорологического спутника ТИРОС-1 в 1960 году.
Мозаика из фотографий Соединенных Штатов с метеорологического спутника ESSA-9 , сделанных 26 июня 1969 года.

Еще в 1946 году развивалась идея орбитальных камер для наблюдения за погодой. 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). [3] Первый метеорологический спутник Vanguard 2 был запущен 17 февраля 1959 года. [4] 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. Спутники Explorer VI и VII также проводили эксперименты, связанные с погодой. [3]

Первым метеорологическим спутником, который был признан успешным, был TIROS-1 , запущенный НАСА 1 апреля 1960 года. [5] TIROS проработал 78 дней и оказался намного более успешным, чем Vanguard 2. TIROS проложил путь к программе Nimbus. , чьи технологии и открытия являются наследием большинства спутников для наблюдения за Землей, запущенных НАСА и NOAA с тех пор. Начиная со спутника Nimbus 3 в 1969 году, информацию о температуре через тропосферную колонку начали получать спутники из восточной части Атлантического океана и большей части Тихого океана, что привело к значительному улучшению прогнозов погоды . [6]

Спутники на полярной орбите 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 силы, усиления и местоположения тропических циклонов в 2000-х и 2010-х годах .

Наблюдение [ править ]

Наблюдение обычно осуществляется через разные «каналы» электромагнитного спектра , в частности, видимую и инфракрасную части.

Вот некоторые из этих каналов: [7] [8]

  • Видимая и ближняя инфракрасная область: 0,6–1,6 мкм - для записи облачного покрова в течение дня.
  • Инфракрасный: 3,9–7,3 мкм (водяной пар), 8,7–13,4 мкм (тепловизионное изображение)

Видимый спектр [ править ]

Изображения в видимом свете, полученные с метеорологических спутников в светлое 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, расположению и движению облаков на последовательных фотографиях. [9]

Инфракрасный спектр [ править ]

В тепловых или инфракрасных изображениях , записанные с помощью датчиков называемых сканирующих радиометров позволяют обученную аналитику определить высоту облаков и тип, для расчета поверхности суши и температуры воды, а также для обнаружения особенностей поверхности океана. Инфракрасные спутниковые изображения можно эффективно использовать для тропических циклонов с видимым изображением глаз , используя метод Дворжака , где разница между температурой теплого глаза и окружающих верхних холодных облаков может использоваться для определения его интенсивности (более холодные верхушки облаков обычно указывают на более сильный шторм). [10] Инфракрасные изображения изображают океанские водовороты или вихри, а также отображают течения, такие как Гольфстрим, которые имеют большое значение для судоходной отрасли. Рыбаки и фермеры хотят знать температуру 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 можно преобразовать в цветные для облегчения идентификации необходимой информации.

Типы [ править ]

Первое полноцветное композитное изображение PNG с геостационарного спутника Himawari 8

Каждый метеорологический спутник предназначен для использования одного из двух разных классов орбит: геостационарной и полярной орбиты .

Геостационарный [ править ]

Сюда перенаправляется «геостационарный метеорологический спутник». О японских спутниках, называемых «Геостационарный метеорологический спутник», см. « Химавари» (спутник) .

Геостационарные метеорологические спутники вращаются вокруг Земли над экватором на высоте 35 880 км (22 300 миль). Из-за этой орбиты 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 www.noaa.gov (например, Даллас, Техас). [11]

В эксплуатации находятся несколько геостационарных метеорологических космических аппаратов. В США серии GOES три находятся в эксплуатации: GOES-15 , GOES-16 и GOES-17 . GOES-16 и 17 остаются неподвижными над Атлантическим и Тихим океанами соответственно. [12] GOES-15 будет выведен из эксплуатации в начале июля 2019 года. [13]

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 и имеют спутник Meteosat-6 (63 ° E) и Meteosat-7 (57,5 ° E) 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). [14] В Индии также используются геостационарные спутники INSAT, на которых установлены инструменты для метеорологических целей.

Полярная орбита [ править ]

Моторизованная параболическая тарелочная антенна с компьютерным управлением для слежения за метеорологическими спутниками на НОО .

Метеорологические спутники на полярной орбите вращаются вокруг Земли на типичной высоте 850 км (530 миль) с севера на юг (или наоборот), проходя через полюса в своем 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 солнечного времени . Метеорологические спутники на полярной орбите предлагают гораздо лучшее разрешение, чем их геостационарные аналоги, из-за их близости к Земле.

Соединенные Штаты имеют NOAA серию полярных орбитальных метеорологических спутников, в настоящее время НУОА-15, НУОА-18 и НУОА-19 ( ПОЕС ) и НУОА-20 ( JPSS ). В Европе есть спутники Metop -A, Metop -B и Metop -C, эксплуатируемые EUMETSAT . У России есть спутники серии " Метеор" и "Ресурс". В Китае есть FY -3A, 3B и 3C. У Индии также есть спутники на полярной орбите.

DMSP [ править ]

Антенна турникета для приема передач метеорологических спутников НОО 137 МГц

Государственный департамент Соединенных обороны «s метеорологических спутников ( DMSP ) может„видеть“лучше всех погодных транспортных средств с его способностью обнаруживать объекты почти как„маленький“ , как огромный нефтяной танкер . Кроме того, из всех метеорологических спутников на орбите только DMSP может «видеть» ночью в визуальном свете. Некоторые из самых впечатляющих фотографий были сделаны ночным датчиком зрения; Городские огни, вулканы , пожары, молнии, метеоры , выгорание нефтяных месторождений, а также северное сияние и австралийское сияние были зафиксированы датчиком низкого лунного света этого космического корабля на высоте 450 миль.

В то же время можно отслеживать потребление энергии и рост города, поскольку заметны как крупные, так и даже второстепенные города, а также огни шоссе. Это сообщает астрономам о световом загрязнении . Нью - Йорк Blackout 1977 был захвачен одним из ночных орбитального корабля DMSP космических аппаратов.

Помимо наблюдения за городскими огнями, эти фотографии помогают спасти жизнь при 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. Как только пожар обнаружен, те же метеорологические спутники предоставляют важную информацию о ветре, который может раздувать или распространять пожары. На этих же снимках облаков из космоса пожарный узнает, когда пойдет дождь.

Некоторые из самых драматичных фотографий показали 600 кувейтских нефтяных пожаров, которые начала бегущая армия Ирака 23 февраля 1991 года. На ночных фотографиях были видны огромные вспышки, намного превосходящие свечение больших населенных пунктов. Пожары поглотили миллионы галлонов нефти; последний облили 6 ноября 1991 года.

Использует [ редактировать ]

Инфракрасное изображение штормов над центральной части США от GOES-17 спутника

Мониторинг снежного покрова , особенно в Сьерра-Неваде , может быть полезен гидрологу, отслеживающему доступный снежный покров для стока, жизненно важного для водосборов западной части Соединенных Штатов. Эта информация получена с существующих спутников всех агентств правительства США (в дополнение к местным наземным измерениям). Ледяные поля, пачки и айсберги также могут быть обнаружены и отслежены с метеорологического космического корабля.

Можно точно определить даже загрязнение, будь то природное или антропогенное. 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 охват 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. Песчаные облака не только ухудшают видимость и вызывают проблемы с дыханием, но и подавляют ураган.формирование путем изменения баланса 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 атмосферной температуры и влажности снимались метеорологическими спутниками с 1969 года [15].

Датчики без визуализации [ править ]

См. Также: Атмосферное зондирование
Дополнительная информация: спутниковые измерения температуры

Не все метеорологические спутники позволяют получать изображения напрямую . Некоторые спутники являются эхолотами, которые измеряют один пиксель за раз. Они не имеют горизонтального пространственного разрешения, но часто могут разрешать или разрешать вертикальные слои атмосферы . Зондирования вдоль спутниковой наземной трассы все еще можно привязать к сетке позже для формирования карт .

См. Также [ править ]

  • Спутник наблюдения Земли
  • Экологический спутник
    • Список спутников наблюдения Земли
  • Геостационарная орбита
  • Низкая околоземная орбита
  • Служба метеорологической спутниковой радиосвязи
  • Дистанционное зондирование

Ссылки [ править ]

  1. ^ НЕСДИС . Спутники. Проверено 4 июля, 2008 г.
  2. ^ NOAA . Спутники NOAA, ученые контролируют Mt. Сент-Хеленс на предмет возможного извержения. Проверено 4 июля, 2008 г.
  3. ^ a b Дженис Хилл (1991). Погода сверху: метеорологические спутники Америки . Смитсоновский институт. С. 4–7. ISBN 978-0-87474-394-4.
  4. ^ «АВАНГАРД - ИСТОРИЯ, ГЛАВА 12, УСПЕХ - И ПОСЛЕ» . НАСА. Архивировано из оригинала 9 мая 2008 года.
  5. ^ "США запускают спутник погоды с камерой". Пчела Фресно . АП и УПИ . 1 апреля 1960 г. С. 1а, 4а.
  6. ↑ Национальный экологический спутниковый центр (январь 1970 г.). «SIRS и улучшенный морской прогноз погоды». Журнал погоды моряков . Управление экологической науки. 14 (1): 12–15.
  7. ^ ЕВМЕТСАТ - глутамат Спектр архивации 28 ноября 2007, в Wayback Machine (PDF)
  8. ^ ЕВМЕТСАТ - MFG Payload архивации 12 декабря 2012 г., Archive.today
  9. ^ А. Ф. Хаслер, К. Palaniappan, С. Kambhammetu, П. Черный, Е. Uhlhorn и D. Chesters. Ветровые поля высокого разрешения внутри внутреннего ядра и глаза зрелого тропического циклона по 1-минутным изображениям GOES. Проверено 4 июля 2008.
  10. ^ Крис Ландси . Тема: H1) Что такое техника Дворжака и как она используется? Проверено 3 января 2009 г.
  11. ^ Служба Министерства торговли США, NOAA, National Weather. «Национальная метеорологическая служба» .
  12. ^ Tollefson, Джефф (2 марта 2018). «Последний американский метеорологический спутник освещает проблемы прогнозирования» . Природа . 555 (7695): 154. Bibcode : 2018Natur.555..154T . DOI : 10.1038 / d41586-018-02630-ш .
  13. ^ «Переход GOES-17 к эксплуатации │ Серия GOES-R» . www.goes-r.gov . Проверено 26 мая 2019 года .
  14. ^ "卫星 运行" [Спутниковая эксплуатация]. Национальный спутниковый метеорологический центр CMA (на китайском языке). Архивировано из оригинального 28 августа 2015 года.
  15. ^ Энн К. Кук (июль 1969). «Команда прорыва» (PDF) . ESSA World . Управление экологических спутниковых служб: 28–31 . Проверено 21 апреля 2012 года .

Внешние ссылки [ править ]

Теория
  • Ральф Э. Таггард (1994). Справочник по метеорологическим спутникам (5-е изд.). Ньюингтон, Коннектикут: Американская радиорелейная лига . ISBN 978-0-87259-448-7.
  • Кооперативный институт метеорологических спутниковых исследований
  • Д-р Вернер Суоми («отец геостационарного спутника») биография
    • Интерпретация спутниковых изображений - Виртуальный музей Суоми
  • Физические характеристики геостационарных и полярно-орбитальных метеорологических спутников
    • NOAA: экономические и социальные преимущества POES
Данные
  • Составной спутниковый снимок Земли, сделанный Intellicast, в режиме, близком к реальному времени
  • Международная программа просмотра метеорологических спутников Онлайн-программа просмотра метеорологических спутников с архивными данными за 2 месяца.
  • Земля ночью от НАСА
  • ЕВМЕТСАТ - Европейская организация по эксплуатации метеорологических спутников
  • НАСА Лэнгли Облако и радиационные исследования Спутниковые снимки и облачные продукты в режиме, близком к реальному времени, и архивные.
  • ISCCP Глобальная система просмотра ISCCP B1 (GIBBS) http://www.ncdc.noaa.gov/gibbs/
Правительственная политика
  • Геостационарные метеорологические спутники: прогресс достигнут, но необходимо устранить недостатки в планировании, планировании действий на случай непредвиденных обстоятельств и связи с пользователями: отчет Комитету по науке, космосу и технологиям, Подотчетное управление правительства Палаты представителей
  • Полярные метеорологические спутники: способы устранения пробелов в данных, определенные NOAA, но планы и графики на случай непредвиденных обстоятельств требуют дальнейшего внимания: отчет для Комитета по науке, космосу и технологиям, Подотчетность правительства Палаты представителей