Værsatellitter: Varsler om jordens vær fra verdensrommet

Det er ingen tvil om et satellittbilde av skyer eller orkaner. Men bortsett fra å gjenkjenne værsatellittbilder, hvor mye vet du om værsatellitter?

I denne lysbildefremvisningen vil vi utforske det grunnleggende, fra hvordan værsatellitter fungerer til hvordan bildene som produseres fra dem brukes til å varsle visse værhendelser.

Værsatellitt

iLexx / E+ / Getty Images

' id='mntl-sc-block-image_2-0-1' />

iLexx / E+ / Getty Images

I likhet med vanlige romsatellitter er værsatellitter menneskeskapte objekter som skytes ut i verdensrommet og får lov til å sirkle eller gå i bane rundt jorden. Bortsett fra i stedet for å overføre data tilbake til jorden som driver TV-en, XM-radioen eller GPS-navigasjonssystemet på bakken, sender de vær- og klimadata som de 'ser' tilbake til oss i bilder.

Fordeler

Akkurat som utsikt over tak eller fjelltopp gir en bredere utsikt over omgivelsene dine, tillater en værsatellitts posisjon flere hundre til tusenvis av miles over jordoverflaten været i en nabodel av USA eller som ikke en gang har kommet inn på vest- eller østkysten grenser ennå, skal observeres. Denne utvidede visningen hjelper også meteorologer oppdage værsystemer og mønstre timer til dager før de oppdages av overflateobservasjonsinstrumenter, som værradar .

Siden skyer er værfenomener som 'lever' høyest i atmosfæren, er værsatellitter beryktet for å overvåke skyer og skysystemer (som orkaner), men skyer er ikke det eneste de ser. Værsatellitter brukes også til å overvåke miljøhendelser som samhandler med atmosfæren og har bred arealdekning, som for eksempel skogbranner, støvstormer, snødekke, havis og havtemperaturer.

Nå som vi vet hva værsatellitter er, la oss ta en titt på de to typene værsatellitter som finnes og værhendelsene hver er best til å oppdage.

Polare værsatellitter i bane

COMET-programmet (UCAR)

USA driver for tiden to satellitter i bane rundt poler. Kalt POES (forkortelse for P kan O perating OG miljømessig S atellitt), en opererer om morgenen og en om kvelden. Begge er samlet kjent som TIROS-N.

TIROS 1, den første værsatellitten som eksisterte, var i polarbane, noe som betyr at den passerte over nord- og sørpolen hver gang den dreide rundt jorden.

Satellitter som kretser i polar bane sirkler rundt jorden i relativt nær avstand til den (omtrent 500 miles over jordens overflate). Som du kanskje tror, ​​gjør dette dem gode til å ta bilder med høy oppløsning, men en ulempe med å være så nærme er at de bare kan 'se' et smalt område om gangen. Men fordi jorden roterer vest-til-øst under banen til en polar-bane satellitt, driver satellitten i hovedsak vestover for hver jordrevolusjon.

Polar-banesatellitter passerer aldri samme sted mer enn én gang daglig. Dette er bra for å gi et fullstendig bilde av hva som skjer værmessig over hele kloden, og av denne grunn er polarbanesatellitter best for langdistanse værvarsling og overvåkingsforhold som Gutten og ozonhullet. Dette er imidlertid ikke så bra for å spore utviklingen av individuelle stormer. Til det er vi avhengige av geostasjonære satellitter.

Geostasjonære værsatellitter

NOAA / NASA GOES-prosjektet

' id='mntl-sc-block-image_2-0-14' />

NOAA / NASA GOES-prosjektet

USA driver for tiden to geostasjonære satellitter. Kallenavnet GOES for ' G eostasjonær O perasjonell OG miljømessig S atellitter,' holder den ene vakt over østkysten (GOES-East) og den andre, over vestkysten (GOES-West).

Seks år etter at den første polarbanesatellitten ble skutt opp, ble geostasjonære satellitter satt i bane. Disse satellittene 'sitter' langs ekvator og beveger seg med samme hastighet som jorden roterer. Dette gir dem inntrykk av å holde seg stille på samme punkt over jorden. Det lar dem også kontinuerlig se den samme regionen (den nordlige og vestlige halvkule) i løpet av en dag, noe som er ideelt for å overvåke sanntidsvær for bruk i kortsiktig værvarsling, som varsler om alvorlig vær .

Hva er én ting geostasjonære satellitter ikke gjør så bra? Ta skarpe bilder eller 'se' polene så vel som det er en bror i bane rundt polen. For at geostasjonære satellitter skal holde tritt med Jorden, må de gå i bane i større avstand fra den (en høyde på 22 236 miles (35 786 km) for å være nøyaktig). Og på denne økte avstanden går både bildedetaljer og utsikt over polene (på grunn av jordens krumning) tapt.

Hvordan værsatellitter fungerer

Canada Center for Remote Sensing

Delikate sensorer i satellitten, kalt radiometre, måler stråling (dvs. energi) avgitt av jordoverflaten, hvorav de fleste er usynlige for det blotte øye. Typene energi værsatellitter måler faller inn i tre kategorier av det elektromagnetiske lysspekteret: synlig, infrarød og infrarød til terahertz.

Intensiteten til strålingen som sendes ut i alle disse tre båndene, eller 'kanalene', måles samtidig og lagres deretter. En datamaskin tildeler en numerisk verdi til hver måling innenfor hver kanal og konverterer disse til en gråskala-piksel. Når alle pikslene er vist, er sluttresultatet et sett med tre bilder, som hver viser hvor disse tre forskjellige energitypene 'bor'.

De neste tre lysbildene viser den samme visningen av USA, men tatt fra det synlige, infrarøde og vanndamp. Kan du legge merke til forskjellene mellom hver?

Synlige (VIS) satellittbilder

NOAA

Bilder fra kanalen for synlig lys ligner svart-hvitt-fotografier. Det er fordi i likhet med et digitalt eller 35 mm kamera, registrerer satellitter som er følsomme for synlige bølgelengder stråler av sollys som reflekteres fra et objekt. Jo mer sollys et objekt (som land og hav) absorberer, jo mindre lys reflekterer det tilbake ut i rommet, og jo mørkere vises disse områdene i den synlige bølgelengden. Omvendt ser objekter med høy reflektivitet, eller albedoer, (som toppene av skyer) ut som klarest hvite fordi de spretter store mengder lys fra overflatene deres.

Meteorologer bruker synlige satellittbilder for å varsle/se:

• Konvektiv aktivitet (dvs. tordenvær )
• Nedbør (Fordi skytype kan bestemmes, kan nedbørsskyer sees før regnbyger dukker opp på radaren.)
• Røyk fra branner
• Aske fra vulkaner

Siden det kreves sollys for å ta synlige satellittbilder, er de ikke tilgjengelige om kvelden og natten.

Infrarøde (IR) satellittbilder

NOAA

Infrarøde kanaler registrerer varmeenergi som avgis av overflater. Som i synlige bilder, virker de varmeste objektene (som land og lavtliggende skyer) som suger opp varme mørkest ut, mens kaldere objekter (høye skyer) ser lysere ut.

Meteorologer bruker IR-bilder til å varsle/se:

• Skyfunksjoner dag og natt
• Skyhøyde (fordi høyde er knyttet til temperatur)
• Snødekke (vises som en fast gråhvit region)

Vanndamp (WV) satellittbilder

NOAA

damp detekteres for sin energi som sendes ut i det infrarøde til terahertz-området i spekteret. I likhet med synlig og IR, viser bildene skyer, men en ekstra fordel er at de også viser vann i gassform. Fuktige lufttunger virker tåkete grå eller hvite, mens tørr luft er representert av mørke områder.

Vanndampbilder er noen ganger fargeforbedret for bedre visning. For forbedrede bilder betyr blått og grønt høy fuktighet og brunt lav fuktighet.

Meteorologer bruker vanndampbilder til å forutsi ting som hvor mye fuktighet som vil være forbundet med en kommende regn- eller snøhendelse. De kan også brukes til å finne jetstrøm (det ligger langs grensen til tørr og fuktig luft).