Notiuni de meteorologie satelitara

Notiuni de meteorologie satelitara

Un satelit meteorologic reprezinta un satelit artificial, lansat pentru a supraveghea evolutia caracteristicilor meteorologice ale atmosferei terestre. Datele furnizate de un astfel de dispozitiv pot avea o utilizare mult mai larga (observatii supra eruptiilor vulcanice, asupra curentilor oceanici, incendii de padure etc).    

In general, satelitii meteorologici sunt inzestrati cu senzori care au o rezolutie foarte redusa, in comparatie cu alte tipuri de sateliti. In schimb, acesti sateliti au o acoperire temporala mult mai buna. Imaginile satelitare de acest fel sunt foarte utile pentru crearea unei imagini la scara mare in ceea ce priveste starea de fapt sau evolutia anumitor procese si fenomene naturale.

Primul satelit meteorologic a fost lansat de catre Statele Unite pe data de 17 februarie 1959-Vanguard 2- dar acesta nu a putut furniza date catre centrul de comanda. Pe 1 aprilie 1960 este lansat Tiros 1, primul satelit care a emis o imagine satelitara asupra Terrei.

Tipuri de sateliti meteorologici

Satelitii meteorologici sunt de 2 tipuri, in functie de orbita pe care actioneaza:

- sateliti geostationari;

- sateliti cu orbita polara;

Fig. 1 Imagine provenita de la satelitul geostationar Meteosat din data de 21.11.2005, ora 12-IR (infrarosu

Satelitii geostationari orbiteaza in jurul Terrei deasupra ecuatorului, la o altitudine de 35880 km. Acestia au o pozitie fixa si se rotesc odata cu planeta noastra, astfel incat ei pot transmite imagini asupra unei intregi emisfere, in mod continuu, pe baza observatiilor realizate cu senzorii de la bord. Acesti sateliti pot furniza imagini integrale asupra unei intregi emisfere a planetei, dar si asupra unor portiuni din aceasta. Aceste imagini sunt folosite la scara generala in prognozele meteorlogice.

In prezent sunt in functiune urmatorii sateliti meteorologici geostationari:

- Statele Unite detin sistemul GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) ce acopera intreaga suprafata terestra- GOES 12 este axat deasupra continentului american, GOES 10 este axat asupra Oceanului Pacific iar GOES 9 este axat pe Japonia si vestul Oceanului Pacific;

- statele europene(18 state) detin sistemul METEOSAT - gestionat de catre EUMETSAT si axat pe Oceanul Atlantic si pe Oceanul Indian;

- Rusia detine satelitul GOMS (Goals, Operators, Methods and Selections rules) pozitionat deasupra ecuatorului pe meridianul Moscovei;

- de asemenea, India si China detin sateliti meteorologici geostationari.

Satelitii cu orbita polara graviteaza in jurul Terrei la altitudini cuprinse intre 720 si 800 km pe o traiectorie nord-sud (sau invers), trecand pe deasupra polilor in traiectoria lor. Acesti sateliti se deplaseaza pe orbite heliosincrone. In acest fel, ei furnizeaza imagini asupra oricarei portiuni din atmosfera de doua ori pe zi, in aceleasi conditii de iluminare. Statele Unite detin seria de sateliti cu orbita polara lansati de catre NOAA (National Ocean Atmosphere Administration) iar Rusia detine satelitii Meteor si Resurs.

Imaginile preluate de aceste tipuri de sateliti au o utilizare complexa, putand sta la baza unor utilizari mai complexe decat prognoza meteorologica. Astfel, imaginile de acest tip pot fi folosite in calcularea unor indici de vegetatie ce exprima activitatea clorofiliana a plantelor, ceea ce furnizeza informatii substantiale asupra rezervei de apa in solul respectivelor regiuni. In mod similar pe baza acestor imagini poate fi evaluata acoperirea solului cu strat de zapada dar si o serie de alte fenomene naturale care nu sunt de natura strict climatica precum eruptiile vulcanice, curentii oceanici etc.    

Caracteristicile imaginilor satelitare

Imaginile sateliatare sunt de trei tipuri, in functie de spectrul electromagnetic utilizat in preluarea imaginii. Pentru a simplifica problematica, redam mai jos caracteristicile imaginilor satelit furnizate de catre satelitul meteorologic european METEOSAT. Cele trei tipuri de imagini sunt: imagini in spectrul vizibil, imagini in spectrul infrarosu si imagini ce redau absorbtia radiatiei de catre vaporii de apa.

Dupa cum se poate vedea din tabelul de mai sus, utilizarea acestor imagini este similara, dar fiecare in parte are proprietati de a surprinde caracteristici aparte ale atmosferei terestre.

Imaginile satelitare preluate in spectrul vizibil

Satelitul primeste acea parte a radiatiei solare care este reflectata de catre suprafata terestra sau de formatiunile noroase. Aceasta mai este numita si fereastra vizibila pentru ca radiatia nu este absorbita de catre gazele constituente din atmosfera.

Diferitele nuante de cenusiu de pe o imagine in VIS    reprezinta diferite valori ale albedoului:

Fig. 1 - Imagine satelitara preluata in spectrul vizibil

Imaginile satelitare preluate in spectrul infra-rosu

Satelitul primeste radiatia care este emisa de catre suprafata terestra si de catre nori datorita temperaturii.    

Diferitele nuante de cenusiu pe o imagine in infrarosu reprezinta temperaturi ale suprafetei radiative ce poate fi reprezentata fie de catre suprafata terestra sau partea superioara a norilor. Nuantele de cenusiu reprezentate intr-o imagine infrarosu    sunt inversate (albul devine negru) pentru a avea o imagine similara celei in vizibil.

Fig. 2 - Imagine satelitara preluata in spectrul infrarosu

Imaginile satelitare preluate pe baza intensitatii

Satelitul primeste radiatia care este emisa de catre vaporii de apa in atmosfera inalta(cuprinsa intre 600 hPa si 300 hPa). Canalul WV reprezinta o masurare a absorbtiei radiatiei de catre vaporii de apa. Acest lucru inseamna ca radiatia la nivele mai mici de 600 hPa este absorbita de catre vaporii de apa la nivelele superioare ceea ce intra in acord cu legile radiatiei ceea ce face ca acestia sa devina sursa de radiatie la randul lor.

Nuantele diferite de cenusiu in canalul VA reprezinta o anumita concentratie a vaporilor de apa deasupra suprafetei de 600 hPa:

Fig. 3 - Imagine satelitara pe baza absorbtiei radiatiei de catre vaporii de apa