На спутниковом изображении облаков или ураганов нет никакой ошибки. Но помимо распознавания изображений метеорологических спутников, что вы знаете о метеоспутниках?
В этом слайд-шоу мы исследуем основы, от того, как работают метеоспутники, до того, как изображения, полученные с них, используется для прогнозирования определенных погодных явлений.
Погодный спутник
Как и обычные космические спутники, метеорологические спутники представляют собой искусственные объекты, которые запускаются в космос и ушел, чтобы облететь Землю по орбите. За исключением того, что вместо передачи данных обратно на Землю, которыми питается ваш телевизор, радио XM или наземная навигационная система GPS, они передают данные о погоде и климате, которые они «видят», обратно к нам в изображениях.
Преимущества
Точно так же, как виды с крыш или гор предлагают более широкий обзор вашего окружения, положение метеорологического спутника на высоте от нескольких сотен до тысяч миль над поверхностью Земли позволяет учитывать погоду в соседней части США или в другой части. еще даже не вошел в границы Западного или Восточного побережья, чтобы быть замеченным. Это расширенное представление также помогает метеорологам определять погодные системы и модели за несколько часов или дней до того, как их обнаруживают наземные приборы наблюдения, такие как метеорологический радар.
Поскольку облака – это погодные явления, которые «живут» на высшем уровне в атмосфере, погода Спутники печально известны тем, что следят за облаками и облачными системами (такими как ураганы), но облака – не единственное, что они видят. Метеорологические спутники также используются для мониторинга экологических явлений, которые взаимодействуют с атмосферой и имеют широкий охват территории, таких как лесные пожары, пыльные бури, снежный покров, морской лед и температура океана.
Теперь, когда мы знаем, что такое метеоспутники, давайте взглянем на два типа существующих метеорологических спутников и на погодные явления, каждый из которых лучше всего обнаруживает.
Полярно-орбитальные метеорологические спутники
В настоящее время Соединенные Штаты эксплуатируют два спутника на полярной орбите. Называется POES (сокращение от P olar O perating E nvironmental S atellite) , один работает утром, а другой – вечером. Оба вместе известны как TIROS-N.
TIROS 1, первый из существующих метеорологических спутников, находился на полярной орбите, то есть проходил над Северным и Южным полюсами каждый раз, когда вращался. вокруг Земли.
Спутники на полярной орбите вращаются вокруг Земли на относительно близком расстоянии от нее (примерно 500 миль над поверхностью Земли). Как вы могли подумать, это делает их хорошими при съемке изображений с высоким разрешением, но недостатком такой близости является то, что они могут «видеть» только узкую полосу площади за один раз. Однако, поскольку Земля вращается с запада на восток под траекторией спутника на полярной орбите, спутник по существу смещается на запад с каждым оборотом Земли.
Спутники на полярной орбите никогда не проходят над одним и тем же местом больше, чем раз в день. Это хорошо для предоставления полной картины того, что происходит с погодой по всему миру, и по этой причине спутники на полярной орбите лучше всего подходят для долгосрочного прогнозирования погоды и мониторинга условий, таких как Эль-Ниньо и озоновая дыра. Однако это не очень хорошо для отслеживания развития отдельных штормов. Для этого мы зависим от геостационарных спутников.
Геостационарные метеорологические спутники
В настоящее время Соединенные Штаты используют два геостационарных спутника. По прозвищу GOES означает “ G эостационарные O рациональные E экологические S ателлиты, один следит за Восточным побережьем (GOES-Восток), а другой – за Западным побережьем (GOES-West).
Через шесть лет после запуска первого полярно-орбитального спутника , выведены на орбиту геостационарные спутники. Эти спутники «сидят» вдоль экватора и движутся с той же скоростью, что и Земля. Это создает впечатление, что они находятся в одной и той же точке над Землей. Это также позволяет им непрерывно просматривать один и тот же регион (северное и западное полушария) в течение дня, что идеально подходит для мониторинга погоды в реальном времени для использования в краткосрочных прогнозах погоды, таких как предупреждения о суровой погоде. p>
Что еще у геостационарных спутников не так хорошо? Делайте четкие снимки или «смотрите» на полюса так же хорошо, как и на полярно-орбитального брата. Чтобы геостационарные спутники могли идти в ногу с Землей, они должны находиться на орбите на большем расстоянии от нее (на высоте 22 236 миль (35 786 км), если быть точным). И на этом увеличенном расстоянии детали изображения и виды полюсов (из-за кривизны Земли) теряются.
Как работают погодные спутники
Тонкие датчики на спутнике, называемые радиометрами, измеряют радиацию ( т.е. энергия), испускаемая поверхностью Земли, большая часть которой невидима невооруженным глазом. Типы энергии, измеряемой метеорологическими спутниками, делятся на три категории электромагнитного спектра света: видимый, инфракрасный и инфракрасный до терагерцового..
Интенсивность излучения, испускаемого во всех трех из этих диапазонов или «каналов», измеряется одновременно, а затем сохраняется. Компьютер присваивает числовое значение каждому измерению в каждом канале, а затем преобразует их в пиксель шкалы серого. После отображения всех пикселей конечный результат представляет собой набор из трех изображений, каждое из которых показывает, где «живут» эти три разных вида энергии.
Следующие три слайда показывают то же представление США, но взяты из видимого, инфракрасного и водяного пара. Вы можете заметить разницу между ними?
Видимые (VIS) спутниковые изображения
Изображения из канала видимого света напоминают черно-белые. белые фотографии. Это связано с тем, что спутники, чувствительные к видимым длинам волн, аналогично цифровой или 35-миллиметровой камере, записывают лучи солнечного света, отраженные от объекта. Чем больше солнечного света поглощает объект (например, наша земля и океан), тем меньше света он отражает обратно в космос и тем темнее эти области выглядят в видимой длине волны. И наоборот, объекты с высокой отражательной способностью или альбедо (например, вершины облаков) кажутся ярко-белыми, потому что они отражают большое количество света от своей поверхности.
Метеорологи используют видимые спутниковые изображения для прогнозирования/просмотра :
- Конвективная активность (например, грозы)
- Осадки (поскольку тип облаков можно определить, выпадающие облака можно увидеть до того, как начнутся ливневые дожди радар.)
- Дымовые шлейфы от пожаров
- Пепел от вулканов
Поскольку солнечный свет необходим для получения видимых спутниковых изображений , они недоступны в вечерние и ночные часы.
Спутниковые изображения в инфракрасном (ИК) диапазоне
Инфракрасные каналы воспринимают выделяемую тепловую энергию по поверхностям. Как и в видимых изображениях, самые теплые объекты (такие как земля и облака на низком уровне), которые поглощают тепло, кажутся наиболее темными, в то время как более холодные объекты (высокие облака) кажутся ярче.
Метеорологи используют ИК-изображения для прогнозов/ view:
- Особенности облаков днем и ночью
- Высота облаков (поскольку высота связана с температурой)
- Снежный покров (отображается как фиксированная серовато-белая область)
Водяной пар (WV) Спутник Изображения
Вода пар обнаруживается по его энергии, излучаемой в инфракрасном и терагерцовом диапазоне спектра. Как и в видимом и ИК-диапазоне, на его изображениях изображены облака, но дополнительным преимуществом является то, что они также показывают воду в газообразном состоянии. Влажные языки воздуха кажутся туманными серыми или белыми, а сухой воздух представлен темными участками.
Изображения водяного пара иногда улучшаются по цвету для лучшего просмотра. Для улучшенных изображений синий и зеленый цвета означают высокую влажность, а коричневый – низкую влажность.
Метеорологи используют изображения водяного пара, чтобы прогнозировать такие вещи, как количество влаги, связанное с приближающимся дождем или снегом. Их также можно использовать для поиска струйной струи (она находится на границе сухого и влажного воздуха).