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 Látható fény tartomány Infravörös tartomány Vízgőz tartomány A Föld lefedettsége műholdakkal Műholdképek azonosítása
Miért a műholdakm holdak?
A műholdak története 1957: A Szovjetunió felbocsátotta az első műholdat [Szputnyik 1 (Спутник-1)]; ez volt a Föld első műholdja, az első űreszköz, amelyet a világűrbe juttattak; 1957 október 4-én állították pályára Bajkonurból R 7 hordozórakétával; 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: GOES = Geostationary Operational Environmental Satellites, azaz: Geostacionárius Operatív Környezeti Műholdak; 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
Geostacion cionárius keringési pályap
Poláris keringési pályap
Egyéb b keringési pályák Molynia pálya Lagrange (L1, L2, etc.) Artificial Lagrange
Meteorológiai műholdakm
mikrohullám infravörös látható fény
Mit lát l t a műhold? Infravörös hőmérséklet a fényességbeli különbségek jól kirajzolódnak
Mi van egy műholdonm holdon? kommunikáció szenzorok/műszerek busz energia-ellátás
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).] Közelítő magasságuk = 36 000 km (22 300 mérföld) Ahhoz, hogy helyzetük megmaradjon, az Egyenlítő fölé kell telepíteni őket;
Geostacionárius műholdak Jó időbeli felbontás: képtovábbítás és megjelenítés 15 percenként; adott terület fölött, szélsőséges időjárási helyzetekben, vagy hurrikánok átvonulásakor a képtovábbítás és megjelenítés 2-5 percenként is megoldható; Gyenge térbeli felbontás: nagy magasságban lévő rögzített pontból a geostacionárius műholdak kiterjedt és rögzített területet beláthatnak; 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; szignifikánsan közelebb keringenek a Földhöz (879 km ~500 mérföld), mint a geostacionárius műholdak; Egy 24 órás időszakon belül két alkalommal látja az egész bolygót; kb. 1 óra 42 perc szükséges ahhoz, hogy a pályáján egy teljes kört megtegyen;
Poláris keringésű műholdak Jó térbeli felbontás: Az alacsony felszín fölötti magasság nagy felbontású képeket és légköri profilokat eredményez; Gyenge időbeli felbontás: Bármely földi pont felett a műhold mindössze két képet készít naponta;
A műholdképek típusai Három széleskörűen használt légköri ablakot (csatornát) különböztetünk meg: látható fény tartomány (~0,6 μm) infravörös tartomány (IR) (10 12 μm) vízgőz 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; A képek egyenértékűek egy-egy fekete-fehér űrfényképpel; Látható képek csak nappali fényben készíthetők; Azok a területek, illetve térségek a sötétek (pl. erdők, óceánok), ahonnan csupán csekély mennyiségű látható fény verődik vissza az űrbe; 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);
látható vízgőz 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 geostacionárius műholdakkal http://www.ssec.wisc.edu/mcidas
A Föld lefedettsége geostacionárius műholdakkal http://www.ssec.wisc.edu/mcidas
A Föld lefedettsége geostacionárius műholdakkal http://www.ssec.wisc.edu/mcidas
A Föld lefedettsége geostacionárius műholdakkal http://www.ssec.wisc.edu/mcidas
A Föld lefedettsége geostacionárius műholdakkal http://www.ssec.wisc.edu/mcidas
A Föld lefedettsége LEO műholdakkal
A Föld lefedettsége LEO műholdakkal
Műholdképek azonosítása sa cirrus nimbostratus cumulonimbus sarki vihar
viharhullámok trópusi vihar zivatarok
vízgőz cirrus zivatar kiáramlás
Mi ez?
Származtatott elemek felszínhőmérséklet vízgőzés felhősodró szelek
Széls lsőséges időjárás Hurricane Isabel
zivatarok
zivatarok
tornádó (Siren), Wisconsin, USA
Köd
Poláris alacsony nyomású területek
A Föld F egészs szség- monitoringja plankton virágzás SeaWiFS bioszféra Arizonai erdőtüzek Terra MODIS
Egy jégself összeomlása, sa, Larsen B, B Antarktiszi félsziget, I. 2002 03.01.
Egy jégself összeomlása, sa, Larsen B, B Antarktiszi félsziget, II. 2002 05. 5.04.
Űrmeteorológia Az északi fény f és városi fényekf Kanada és s az USA fölöttf DMSP
jégmozgásokok
Liam Gumley, Space Science and Engineering Center, University of Wisconsin-Madison
Dél-Európa Appennin-félsziget Liam Gumley, Space Science and Engineering Center, University of Wisconsin-Madison
Hellász és s Kis-Ázsia Vége Liam Gumley, Space Science and Engineering Center, University of Wisconsin-Madison