Nekļūdās mākoņu vai viesuļvētru satelītattēls. Bet cik daudz jūs zināt par laika pavadoņiem, izņemot laika pavadīšanas attēlu atpazīšanu?
Šajā slaidrādē mēs izpētīsim pamatus, sākot no laika pavadoņu darbības un beidzot ar to, kā no tiem iegūtie attēli tiek izmantoti noteiktu laika apstākļu prognozēšanai.
Tāpat kā parastie kosmosa satelīti, laika apstākļu pavadoņi ir cilvēka radītie objekti, kas tiek palaisti kosmosā un atstāti apli vai orbītu pa Zemi. Izņemot tā vietā, lai pārsūtītu datus atpakaļ uz Zemi, kas darbina jūsu televizoru, XM radio vai GPS navigācijas sistēma uz zemes, viņi pārsūta laika apstākļu un klimata datus, kurus viņi "redz" atpakaļ mums bildes.
Gluži kā skats uz jumtu vai kalna virsotni piedāvā plašāku skatu uz apkārtni, laika satelīta atrašanās vieta ir simtiem līdz tūkstošiem jūdžu virs Zemes virsmas var būt laika apstākļi kaimiņos esošajā ASV daļā vai tajā, kas vēl nav ienācis pat rietumu vai austrumu krasta robežās novērotā. Šis paplašinātais skats arī palīdz meteorologi
vietas laika apstākļu sistēmas un to modeļus stundām līdz dienām, pirms tos atklāj ar virsmas novērošanas instrumentiem, piemēram, laika radars.Tā kā mākoņi ir laika apstākļi, kas "dzīvo" visaugstākajā atmosfērā, laika apstākļu pavadoņi ir bēdīgi slavens ar mākoņu un mākoņu sistēmu (piemēram, viesuļvētru) novērošanu, taču mākoņi nav vienīgais viņi redz. Laika pavadoņus izmanto arī, lai uzraudzītu vides notikumus, kas mijiedarbojas ar atmosfēru un ir plašs teritorijas pārklājums, piemēram, ugunsgrēki, putekļu vētras, sniega sega, jūras ledus un okeāna temperatūra.
Tagad, kad mēs zinām, kas ir laika pavadoņi, apskatīsim divu veidu laika satelītus, kas pastāv, un tos, kurus vislabāk var atklāt.
Amerikas Savienotās Valstis šobrīd darbojas divi satelīti, kas riņķo ap polāro riņķi. Sauc par POES (saīsinājums no Lppolar Operating Environmental Satellīts), viens darbojas no rīta un otrs vakarā. Abas kopā tiek sauktas par TIROS-N.
TIROS 1, pirmais eksistējošais laika pavadīšanas satelīts, bija polārā orbītā, kas nozīmē, ka tas katru reizi šķērsoja ziemeļu un dienvidu polus, katru reizi pagriežoties ap Zemi.
Polārie orbītā esošie pavadoņi riņķo zemi salīdzinoši tuvu tai (aptuveni 500 jūdzes virs Zemes virsmas). Kā jūs varētu domāt, tas padara viņus par labu augstas izšķirtspējas attēlu uzņemšanai, taču tik tuvu trūkums ir tas, ka viņi vienā reizē var "redzēt" šauru apgabalu. Tā kā Zeme griežas no rietumiem uz austrumiem zem polārā orbītā esošā satelīta ceļa, satelīts ar katru Zemes apgriezienu būtībā virzās uz rietumiem.
Satelīti, kas riņķo ap polāro riņķi, nekad nepāriet vienā un tajā pašā vietā vairāk nekā vienu reizi dienā. Tas ir labs, lai sniegtu pilnīgu priekšstatu par to, kas notiek laikapstākļu ietekmē visā pasaulē, kā arī šī iemesla dēļ polārā orbītā esošie satelīti ir vislabākie laika apstākļu prognozēšanai un novērošanai lielos attālumos piemēram El Niño un ozona caurums. Tomēr tas nav tik labi, lai izsekotu atsevišķu vētru attīstību. Tam mēs esam atkarīgi no ģeostacionāriem satelītiem.
Amerikas Savienotās Valstis šobrīd darbojas divi ģeostacionārie satelīti. Segvārds GOESGeostationary Operational Environmental Satellites, "viens uzrauga Austrumu krastu (GOES-East), bet otrs - West Coast (GOES-West).
Sešus gadus pēc pirmā polārā orbītā pavadoņa palaišanas orbītā tika nodoti ģeostacionārie satelīti. Šie satelīti "sēž" gar ekvatoru un pārvietojas ar tādu pašu ātrumu kā Zeme griežas. Tas viņiem rada izskatu paliekot tajā pašā vietā virs Zemes. Tas viņiem arī ļauj nepārtraukti apskatīt vienu un to pašu reģionu (ziemeļu un rietumu puslodi) visā dienas gaita, kas ir ideāli piemērota laika apstākļu novērošanai reālā laikā, lai lietotu īslaicīgu laika apstākļu prognozēšanu, piemēram brīdinājumi par nelabvēlīgiem laikapstākļiem.
Kas ir viens - ģeostacionārie satelīti nedara tik labi? Uzņemiet asus attēlus vai "redziet" polus, kā arī brāli, kurš riņķo ap polu. Lai ģeostacionārie satelīti neatpaliktu no Zemes, tiem jā orbītā jāatrodas lielākā attālumā no zemes (precīzs ir 22 236 jūdžu (35 786 km) augstums). Pie šī palielinātā attāluma tiek zaudēta gan attēla detaļa, gan skats uz poliem (Zemes izliekuma dēļ).
Smalkie sensori satelītā, ko sauc par radiometriem, mēra Zemes virsmas izstaroto starojumu (t.i., enerģiju), no kura lielākā daļa ir neredzama ar neapbruņotu aci. Laika apstākļu enerģētisko pavadoņu mērīšanas veidi iedalās trīs gaismas elektromagnētiskā spektra kategorijās: redzamā, infrasarkanā un infrasarkanā līdz teraherciem.
Izstarotā starojuma intensitāti visās trijās no šīm joslām jeb "kanāliem" mēra vienlaicīgi, pēc tam saglabā. Dators katram skaitlim katrā kanālā piešķir skaitlisku vērtību un pēc tam pārveido tos pelēkās krāsas pikseļos. Kad visi pikseļi ir parādīti, gala rezultāts ir trīs attēlu komplekts, katrs parāda, kur "dzīvo" šie trīs dažādie enerģijas veidi.
Nākamajos trīs slaidos ir redzams tas pats ASV skats, bet tie ir ņemti no redzamā, infrasarkanā un ūdens tvaika. Vai varat pamanīt atšķirības starp katru?
Attēli no redzamās gaismas kanāla atgādina melnbaltas fotogrāfijas. Tas ir tāpēc, ka līdzīgi kā digitālā vai 35 mm kamera, satelīti, kas ir jutīgi pret redzamiem viļņu garumiem, reģistrē saules gaismas starus, kas atstarojas no objekta. Jo vairāk objekts (piemēram, mūsu zeme un okeāns) absorbē saules gaismu, jo mazāk gaismas tas atstarojas atpakaļ kosmosā, un jo tumšākas šīs zonas parādās redzamā viļņa garumā. Un otrādi, objekti ar lielu atstarošanos jeb albedo (piemēram, mākoņu virsotnes) parādās spilgti baltā krāsā, jo no lielām virsmām tie atvelk lielu gaismas daudzumu.
Tā kā redzamu satelītattēlu uzņemšanai nepieciešama saules gaisma, tie nav pieejami vakara un nakts stundās.
Infrasarkanie kanāli uztver siltumenerģiju, ko izdala virsmas. Tāpat kā redzamajos attēlos, vissiltākie objekti (piemēram, zeme un zema līmeņa mākoņi), kas absorbē siltumu, šķiet tumšāki, savukārt aukstāki objekti (augsti mākoņi) - spilgtāki.
Ūdens tvaiki tiek noteikts tā enerģijai, kas izstarota spektra infrasarkanā līdz teraherca diapazonā. Tāpat kā redzams un IR, tā attēlos ir attēloti mākoņi, taču papildu priekšrocība ir arī tas, ka tie rāda ūdeni tā gāzveida stāvoklī. Mitrās gaisa mēles parādās miglaini pelēkā vai baltā krāsā, bet sausu gaisu attēlo tumši reģioni.
Ūdens tvaiku attēlus dažreiz uzlabo ar krāsu, lai tos labāk apskatītu. Uzlabotiem attēliem blūza un zaļums nozīmē augstu mitruma līmeni, bet brūniem - zemu mitruma līmeni.