Műholdmeteorológia. Makra László

Műholdmeteorológia

Makra László

Műholdak

Liam Gumley, Space Science and Engineering Center, University of Wisconsin-Madison

TARTALOM • • • • • •

Miért a műholdak? A műholdak története Az időjárási műholdak típusai Geostacionárius műholdak Poláris keringésű műholdak A műholdképek típusai 9 Látható fény tartomány 9 Infravörös tartomány 9 Vízgőz tartomány

• A Föld lefedettsége műholdakkal • Műholdképek azonosítása

Miért a műholdak?

A műholdak története • 1957: A Szovjetunió felbocsátotta az első műholdat [Szputnyik–1 (Спутник-1)]; 9 ez volt a Föld első műholdja, az első űreszköz, amelyet a világűrbe juttattak; 9 1957 október 4-én állították pályára Bajkonurból R–7 hordozórakétával; 9 alacsony pályája miatt három hónap után megsemmisült a légkörben;

• 1959: Space Science and Engineering Center, USA: úttörő meteorológiai műholdkutatások;

• 1960 április 1: - Felbocsátották az első meteorológiai műholdat: TIROS-I Television Infrared Observing Satellite Pseudo-Polar Orbit (élettartam: 79 nap) • 1966/1967: - Felbocsátották az első geostacionárius meteorológiai műholdat: ATS-I; University of Wisconsin-Madison, Verner Suomi Spin Scan Camera • 2003: - 14 db poláris pályán keringő és 8 db geostacionárius pályán keringő műhold működik;

Az időjárási műholdak típusai • Két fő típusuk van: ¾ GOES = Geostationary Operational Environmental Satellites, azaz: Geostacionárius Operatív Környezeti Műholdak; ¾ POES = Polar Operational Environmental Satellites, azaz: Poláris Operatív Környezeti Műholdak; (más néven: “LEO” – Low Earth Orbit, azaz: Alacsony Keringési Pályán Haladó Műholdak);

• Pálya-jellemzőikkel definiálhatók;

Geostacionárius, illetve poláris keringési pályák

http://cimss.ssec.wisc.edu/satmet/modules/sat_basics/images/orbits.jpg

Geostacionárius keringési pálya

Poláris keringési pálya

Egyéb keringési pályák Molynia pálya

Lagrange (L1, L2, etc.) Artificial Lagrange

Meteorológiai műholdak

mikrohullám

infravörös

látható fény

Mit lát a műhold? Infravörös hőmérséklet a fényességbeli különbségek jól kirajzolódnak

Mi van egy műholdon? szenzorok/műszerek

energia-ellátás

kommunikáció

“busz”

Geostacionárius műholdak • A geostacionárius műholdak olyan gyorsan keringenek, mint amilyen gyorsan a Föld forog; • Magasságuk és momentumuk egy adott pont fölött állandó. [A fizikában a momentum = tömeg x sebesség (⇒ vektormennyiség).] ¾ Közelítő magasságuk = 36 000 km (22 300 mérföld) ¾ Ahhoz, hogy helyzetük megmaradjon, az Egyenlítő fölé kell telepíteni őket;

Geostacionárius műholdak • Jó időbeli felbontás: ¾ képtovábbítás és megjelenítés 15 percenként; ¾ adott terület fölött, szélsőséges időjárási helyzetekben, vagy hurrikánok átvonulásakor a képtovábbítás és megjelenítés 2-5 percenként is megoldható;

• Gyenge térbeli felbontás: ¾ nagy magasságban lévő rögzített pontból a geostacionárius műholdak kiterjedt és rögzített területet beláthatnak; ¾ Az egyenlítői területek jól le vannak fedve, ellenben a poláris területek lefedettsége hiányos;

Poláris keringésű műholdak • A poláris keringésű műholdak pólustól pólusig kör alakú keringési pályán haladnak; ¾ szignifikánsan közelebb keringenek a Földhöz (879 km ~500 mérföld), mint a geostacionárius műholdak;

• Egy 24 órás időszakon belül két alkalommal „látja” az egész bolygót; ¾ kb. 1 óra 42 perc szükséges ahhoz, hogy a pályáján egy teljes kört megtegyen;

Poláris keringésű műholdak • Jó térbeli felbontás: ¾ Az alacsony felszín fölötti magasság nagy felbontású képeket és légköri profilokat eredményez;

• Gyenge időbeli felbontás: ¾ Bármely földi pont felett a műhold mindössze két képet készít naponta;

A műholdképek típusai • Három széleskörűen használt légköri ablakot (csatornát) különböztetünk meg: ¾látható fény tartomány (~0,6 μm) ¾infravörös tartomány (IR) (10 – 12 μm) ¾vízgőz tartomány (6,5 – 6,7 μm)

Látható fény tartomány • A látható képek a Napból érkező és a szárazföldi, valamint az óceáni felszínekről, illetve a felhők tetejéről a műholdra visszaverődő látható fényt rögzítik; ¾ A képek egyenértékűek egy-egy fekete-fehér űrfényképpel;

• Látható képek csak nappali fényben készíthetők; ¾ Azok a területek, illetve térségek a sötétek (pl. erdők, óceánok), ahonnan csupán csekély mennyiségű látható fény verődik vissza az űrbe; ¾ Azok a területek, illetve térségek a fényesek (pl. hótakaró, vastag felhők), ahonnan nagymennyiségű látható fény verődik vissza az űrbe;

Infravörös tartomány • Az infravörös képek a szárazföldi, valamint az óceáni felszínekről, illetve a felhők tetejéről közvetlenül kisugárzott infravörös sugárzást rögzítik; • Az alacsonyabb hőmérsékletű területeket világosszürke tónusok mutatják; • A magasabb hőmérsékletű területeket sötétszürke tónusok jelzik;

Vízgőz tartomány • A vízgőz tartományt bemutató képek a légköri vízgőz által kibocsátott infravörös sugárzást rögzítik; • A fényes, illetve világos foltok a felső troposzférában található felhőkről, vagy nedves rétegekről származó sugárzást reprezentálják; („hideg ragyogás” hőmérséklet); • A sötétszürke, illetve fekete foltok a Földről, illetve a középső troposzféra egy száraz rétegéről származó sugárzást reprezentálják; („meleg ragyogás” hőmérséklet);

vízgőz

látható

infravörös

A látható fény tartományban készült műholdképek előnyei / hátrányai • Előnyök: – az alapvető felhő- és viharrendszerek láthatósága; – hófedettség monitoring; – a magasabb felhők árnyékainak láthatósága (3-D láthatóság);

• Hátrányok: – csak a nappali órákban hasznos; – nehéz megkülönböztetni az alacsony felhőket a magasaktól, mivel minden felhőnek hasonló az albedója (azaz minden felhő hasonló mennyiségű rövidhullámú napsugárzást ver vissza); – télen nehéz megkülönböztetni a hótakarót a felhők felszínétől;

Az infravörös tartományban készült műholdképek előnyei / hátrányai • Előnyök: – Megkülönbözteti a magasabb felhőket az alacsonyabbaktól; – Éjszakai viharok megfigyelése; – Megkülönbözteti a felhőket a hótakarótól;

• Hátrányok: – Néha nehéz megkülönböztetni a vastag cirrust a zivataroktól; – A felhőket elkeni, kevésbé határozott peremekkel jeleníti meg, mint az a látható képeken mutatkozik;

A Föld lefedettsége geostacionárius műholdakkal

http://www.ssec.wisc.edu/mcidas











A Föld lefedettsége LEO műholdakkal

A Föld lefedettsége LEO műholdakkal

Műholdképek azonosítása cirrus nimbostratus cumulonimbus

sarki vihar

trópusi vihar zivatarok

viharhullámok

cirrus zivatar kiáramlás

vízgőz

Mi ez?

Származtatott elemek

felszínhőmérséklet vízgőz és felhősodró szelek

Szélsőséges időjárás

Hurricane Isabel

zivatarok

zivatarok

tornádó (Siren), Wisconsin, USA

Köd

Poláris alacsony nyomású területek

A Föld egészségmonitoringja

plankton virágzás SeaWiFS bioszféra Arizonai erdőtüzek Terra MODIS

Egy jégself összeomlása, Larsen B, Antarktiszi félsziget, I. 2002 03.01.

Egy jégself összeomlása, Larsen B, Antarktiszi félsziget, II. 2002 05.04.

Űrmeteorológia Az északi fény és városi fények Kanada és az USA fölött

DMSP

jégmozgások


Dél-Európa – Appennin-félsziget


Hellász és Kis-Ázsia

Vége


Műholdmeteorológia. Makra László

Recommend Documents