Метеорологический спутник - Weather satellite

ГОЭС-8, метеорологический спутник Соединенных Штатов метеорологическая спутниковая служба

В метеорологический спутник это тип спутник который в основном используется для мониторинга Погода и климат из земной шар. Спутники могут быть полярная орбита, покрывая всю Землю асинхронно, или геостационарный, зависнув над тем же местом на экватор.[1]

Метеорологический спутники видеть больше, чем облака: огни города, пожары, последствия загрязнения, полярные сияния, песок и песчаная буря, снежный покров, ледовая карта, границы Океанские течения, потоки энергии и т. д. Другие типы экологической информации собираются с помощью метеорологических спутников. Снимки со спутников погоды помогли в наблюдении за облаком вулканического пепла от Mount St. Helens и активность других вулканов, таких как Гора Этна.[2] Дым от пожары в западных Соединенных Штатах, таких как Колорадо и Юта также подвергались мониторингу.

Эль-Ниньо и его влияние на погоду ежедневно отслеживается по спутниковым изображениям. Антарктика озоновая дыра нанесен на карту по данным метеорологического спутника. В совокупности метеорологические спутники, которыми управляют США, Европа, Индия, Китай, Россия и Япония, обеспечивают почти непрерывные наблюдения для глобальной службы погоды.

История

Дальнейшая информация: Первые снимки Земли из космоса
Первое телевизионное изображение Земли из космоса с метеорологического спутника ТИРОС-1 в 1960 году.
Мозаика из фотографий Соединенные Штаты от ESSA-9 Метеорологический спутник, сделанный 26 июня 1969 г.

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, Авангард 2, был спущен на воду 17 февраля 1959 года.[4] Он был разработан для измерения облачного покрова и сопротивления, но плохая ось вращения и ее эллиптическая орбита не позволили ему собрать заметный объем полезных данных. На спутниках Explorer VI и VII также проводились эксперименты, связанные с погодой.[3]

Первый метеорологический спутник, который был признан успешным, был ТИРОС-1, запущенный НАСА 1 апреля 1960 года.[5] TIROS проработал 78 дней и оказался намного более успешным, чем Vanguard 2. TIROS проложил путь к Программа 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, информация о температуре через тропосферный колонку начали извлекать спутники из восточной части Атлантического океана и большей части Тихого океана, что привело к значительным улучшениям прогноз 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 помощью микроволновых изображений, которые напоминали дисплеи радаров, что значительно улучшило диагностику тропический циклон сила, усиление и расположение в 2000-х и 2010-х годах.

Наблюдение

Наблюдение обычно осуществляется через разные «каналы» электромагнитный спектр, в частности, видимый и инфракрасный порции.

Некоторые из этих каналов включают:[7][8]

  • Видимый и ближний инфракрасный свет: 0,6–1,6 мкм - для записи облачности днем
  • Инфракрасный: 3,9–7,3 мкм (водяной пар), 8,7–13,4 мкм (тепловизионное изображение)

Видимый спектр

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, их расположению и движению на последовательных фотографиях.[9]

Инфракрасный спектр

В тепловой или инфракрасные изображения, записанные датчиками, называемые сканированием радиометры позволяют обученному аналитику определять высоту и типы облаков, рассчитывать температуру суши и поверхностных вод и определять местонахождение особенностей поверхности океана. Инфракрасный спутниковые снимки можно эффективно использовать для тропические циклоны с видимым глаз шаблон, используя Дворжак техника, где разница между температурой теплого глаза и окружающей его вершины холодных облаков может использоваться для определения ее интенсивности (более холодные вершины облаков обычно указывают на более интенсивный шторм).[10] Инфракрасные изображения изображают океанские водовороты или вихри, а также отображают течения, такие как Гольфстрим, которые имеют большое значение для судоходства. Рыбаки а 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 цветную оцифровку, серый цвет тепловые изображения может быть преобразован в цвет для облегчения идентификации желаемой информации.

Типы

Геостационарный Химавари 8 первое полноцветное композитное изображение PNG со спутника

Каждый метеорологический спутник предназначен для использования одного из двух разных классов орбиты: геостационарный и полярная орбита.

Геостационарный

"геостационарный метеорологический спутник" перенаправляется сюда. О японских спутниках под названием «Геостационарный метеорологический спутник» см. Химавари (спутник).

Геостационарные метеорологические спутники вращаются вокруг Земли над экватор на высоте 35 880 км (22 300 миль). Из-за этого орбита, они остаются неподвижными по отношению к вращающейся Земле и, таким образом, могут записывать или передавать изображения всего нижнего полушария непрерывно 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. Соединенные Штаты' Серия GOES имеет три 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]

Россия метеорологический спутник нового поколения Электро-Л №1 работает на 76 ° в.д. над Индийским океаном. У японцев есть МТСАТ -2 расположен над средней частью Тихого океана на 145 ° в.д. и Химавари 8 на 140 ° в. У европейцев в эксплуатации четыре, Метеосат -8 (3,5 ° з.д.) и Meteosat-9 (0 °) над Атлантическим океаном и имеют спутник Meteosat-6 (63 ° в.д.) И Meteosat-7 (57,5 ° в.д.) Над Индийским океаном. В Китае сейчас три Фэнъюнь (风云) работали геостационарные спутники (FY-2E на 86,5 ° E, FY-2F на 123,5 ° E и FY-2G на 105 ° E).[14] Индия также управляет геостационарными спутниками, называемыми ИНСАТ которые несут приборы для метеорологических целей.

На полярной орбите

Моторизованная параболическая тарелочная антенна с компьютерным управлением для отслеживания ЛЕО метеорологические спутники.

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 в солнечно-синхронные орбиты, 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.

Соединенные Штаты имеют NOAA серия полярно-орбитальных метеорологических спутников, в настоящее время NOAA-15, NOAA-18 и NOAA-19 (POES ) и NOAA-20 (JPSS ). В Европе есть Метоп -A и Метоп -B спутники, эксплуатируемые ЕВМЕТСАТ. Россия имеет Метеор и серии спутников "Ресурс". Китай имеет FY -3A, 3B и 3C. У Индии также есть спутники на полярной орбите.

DMSP

Антенна турникета для приема 137 МГц ЛЕО погодные спутниковые передачи

В Министерство обороны США Метеорологический спутник России (DMSP ) может «видеть» лучшие из всех погодных транспортных средств благодаря своей способности обнаруживать объекты почти такие же «маленькие», как огромные 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; огни города, вулканы, пожары, молния, метеоры, прогорания нефтяных месторождений, а также Северное сияние и Aurora Australis 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 информирует астрономы из световое загрязнение. В Блэкаут в Нью-Йорке 1977 года был захвачен одним из ночных орбитальных аппаратов DMSP.

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 тепловые и инфракрасный Сканеры на борту этих метеорологических спутников обнаруживают потенциальные источники огня под поверхностью Земли, где происходит тление. После обнаружения пожара те же метеорологические спутники предоставляют важную информацию о ветре, который может раздувать или распространять пожары. Эти же фотографии облаков из космоса говорят пожарный когда пойдет дождь.

Некоторые из самых драматичных фотографий показали, что 600 Кувейтские нефтяные пожары что бегство Армия Ирака стартовал 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

Инфракрасное изображение штормов над центральной частью Соединенных Штатов с GOES-17 спутник

Мониторинг снежного покрова, особенно в Сьерра-Невада, может быть полезен гидрологу, отслеживающему доступные снежный покров для стока, жизненно важного для водоразделы западной части 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, будь то природное или антропогенное. Визуальные и инфракрасные фотографии показывают влияние загрязнения в соответствующих областях по всей земле. Самолет и ракета загрязнение, а также следы конденсации, также можно заметить. Информация об океанических течениях и ветре на малых высотах, полученная с помощью космических снимков, может помочь предсказать зону покрытия и движение океанических разливов нефти. Практически каждое лето песок и пыль с пустыня Сахара в Африке дрейфует 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 ураган формирование путем изменения солнечная радиация баланс тропиков. Другой песчаная буря в Азии и материковый Китай распространены, их легко обнаружить и отслеживать, например, недавние примеры пыли, перемещающейся через Тихий океан и достигающей Северной Америки.

В отдаленных районах мира с небольшим количеством 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.[15]

Смотрите также

Рекомендации

  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.
  3. ^ а б 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 оригинал 9 мая 2008 г.
  5. ^ "США запускают спутник погоды с камерой". Пчела Фресно. AP и UPI. 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 - MSG Spectrum В архиве 28 ноября 2007 г. Wayback Machine (PDF)
  8. ^ ЕВМЕТСАТ - Полезная нагрузка MFG В архиве 12 декабря 2012 г., в Archive.today
  9. ^ А. Ф. Хаслер, К. Паланиаппан, К. Камбхаммету, П. Блэк, Э. Улхорн и Д. Честерс. 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.
  11. ^ Служба Министерства торговли США, NOAA, National Weather. «Национальная метеорологическая служба».
  12. ^ Толлефсон, Джефф (2 марта 2018 г.). «Последний американский метеорологический спутник освещает проблемы прогнозирования». Природа. 555 (7695): 154. Bibcode:2018Натура.555..154Т. Дои:10.1038 / d41586-018-02630-w.
  13. ^ «Переход к эксплуатации ГОЭС-17 │ Серия ГОЭС-Р». www.goes-r.gov. Получено 26 мая, 2019.
  14. ^ "卫星 运行" [Спутниковая эксплуатация]. Национальный спутниковый метеорологический центр ЦМА (на китайском языке). Архивировано из оригинал 28 августа 2015 года.
  15. ^ Энн К. Кук (июль 1969 г.). «Команда прорыва» (PDF). ESSA Мир. Управление спутниковой службы окружающей среды: 28–31. Получено 21 апреля, 2012.

внешняя ссылка

Теория
Данные
Правительственная политика