Vreme - niz relativno kratkotrajnih atmosferskih pojavov - je težko napovedati zaradi velikega števila dejavnikov, ki vplivajo nanj, in spremenljivosti njihovega vpliva. Zemljino ozračje je zapleten dinamični sistem, zato je za izboljšanje natančnosti napovedi potrebno v vsakem trenutku upoštevati njeno stanje v različnih regijah. Že nekaj desetletij so meteorološki sateliti potrebno orodje za izvajanje atmosferskih raziskav v svetovnem merilu.
Začetek opazovanja vesoljskega vremena
Satelit, ki je pokazal temeljno primernost vesoljskega plovila za meteorološka opazovanja, je bil ameriški TIROS-1, izstreljen 1. aprila 1960.
Satelit je iz vesolja posredoval prvo televizijsko sliko našega planeta. Kasneje je na podlagi tovrstnih naprav ustvarjen globalni meteorološki satelit z istim imenom.sistem.
Prvi meteorološki satelit ZSSR, Cosmos-122, je bil izstreljen 25. junija 1966. Imel je na krovu opremo za streljanje v optičnem in infrardečem območju, omogočal je preučevanje porazdelitve oblakov, ledenih polj in snežne odeje ter merjenje temperaturnih značilnosti atmosfere na dnevni in nočni strani Zemlje. Od leta 1967 je v ZSSR začel delovati sistem Meteor, ki je bil osnova naknadno razvitih meteoroloških sistemov za različne namene.
Satelitski vremenski sistemi različnih držav
Več serij satelitov, kot so Meteor-Nature, Meteor-2 in Meteor-3, ter naprave serije Resurs je postalo dedič Meteorja. Od začetka 2000-ih se je nadaljevalo ustvarjanje kompleksa Meteor-3M. Poleg tega je število ruskih meteoroloških satelitov vključevalo dva satelita kompleksa Electro-L. S prvim od njih, ki je v orbiti deloval 5 let in 8 mesecev, se je povezava izgubila leta 2016, druga še naprej deluje. Izstrelitev tretjega satelita te serije je načrtovana.
V ZDA so bila poleg sistema TIROS razvita in uporabljena vesoljska plovila serije Nimbus, ESSA, NOAA, GOES. Trenutno je v uporabi več serij NOAA in GOES.
Evropske satelitske vremenske sisteme predstavljata dve generaciji Meteosat, MetOp, pa tudi ukinjena ERS in Envisat - ena največjih naprav, ki jih je v nizko Zemljino orbito izstrelila Evropska vesoljska agencija.
Japonska ("Himawari"), Kitajska ("Fengyun"), Indija (INSAT-3DR) in nekatere druge države imajo svoje meteorološke satelite.
Vrste satelitov
Vesoljska plovila, vključena v meteorološke komplekse, so razdeljena na dve vrsti glede na parametre orbite in v skladu s tem po namenu:
- Geostacionarni sateliti. Izstrelili so jih v ekvatorialni ravnini, v smeri vrtenja Zemlje, do višine 36.786 km nad morsko gladino. Njihova kotna hitrost ustreza vrtilni hitrosti planeta. S takšnimi orbitalnimi značilnostmi so tovrstni sateliti vedno nad isto točko, če ne upoštevamo nihanj in »driftov«, ki jih povzročajo napake v orbiti in gravitacijske anomalije. Nenehno opazujejo eno območje, ki je približno 42 % zemeljske površine – malo manj kot polobla. Ti sateliti ne omogočajo opazovanja regij najvišjih zemljepisnih širin in ne zagotavljajo podrobne slike, zagotavljajo pa možnost stalnega spremljanja razmer v velikih regijah.
- Polarni sateliti. Tovrstna vozila se gibljejo po precej nižjih orbitah - od 850 do 1000 km, zaradi česar ne zagotavljajo široke pokritosti opazovanega ozemlja. Vendar pa njihove orbite nujno prehajajo preko polov Zemlje in en satelit te vrste je sposoben "odstraniti" celotno površino planeta v ozkih (približno 2500 km) pasovih z dobro ločljivostjo v določenem številu orbit. S hkratnim delovanjem dveh satelitov, ki se nahajata v sončno sinhronih polarnih orbitah, se vsako območje pregleda odinterval 6 ur.
Splošni opis in značilnosti meteoroloških satelitov
Vesoljsko plovilo, zasnovano za meteorološka opazovanja, je sestavljeno iz dveh modulov: servisnega modula (satelitska platforma) in nosilca tovora (instrumenti). Servisni del vsebuje napajalno opremo, ki zagotavlja energijo iz sončnih kolektorjev, nameščenih na njem, skupaj z radiatorjem in pogonskim sistemom. Na delovni modul je povezan radiotehnični kompleks, opremljen z več antenami in senzorji za spremljanje heliofizične situacije.
Izstrelitvena teža takšnih naprav običajno doseže več ton, nosilnost je od ene do dveh ton. Rekorder med meteorološkimi sateliti - evropski Envisat - je imel izstrelitev več kot 8 ton, uporabni - več kot 2 toni z dimenzijami 10 × 2,5 × 5 m. Z nameščenimi ploščami je njegova širina dosegla 26 metrov. Mere ameriškega GOES-R so 6,1 × 5,6 × 3,9 m s skoraj 5200 kg izstrelitvene teže in 2860 kg suhe teže. Ruski Meteor-M št. 2 ima premer telesa 2,5 m, dolžino 5 m, širino z razporejenimi sončnimi paneli 14 m. Nosilnost satelita je približno 1200 kg, izstrelilna teža je bila nekaj manj kot 2800 kg Spodaj je fotografija meteorološkega satelita "Meteor-M" št. 2.
znanstvena satelitska oprema
Praviloma imajo vremenski sateliti dve vrsti instrumentov kot del svoje opreme:
- Pregled. Z njihovo pomočjo dobimo televizijske in fotografske slike površine kopnega in oceanov, oblakov, snežne in ledene odeje. Med temi napravami sta vsaj dve večconski slikovni napravi v različnih spektralnih območjih (vidna, mikrovalovna, infrardeča). Snemajo v različnih ločljivostih. Sateliti so opremljeni tudi z radarsko napravo za skeniranje površin.
- Merenje. S pomočjo tovrstnih instrumentov satelit zbira kvantitativne značilnosti, ki odražajo stanje atmosfere, hidrosfere in magnetosfere. Takšne značilnosti vključujejo temperaturo, vlažnost, razmere sevanja, trenutne parametre geomagnetnega polja itd.
Meteorološki satelitski tovor vključuje tudi vgrajeni sistem za pridobivanje in prenos podatkov.
Prejemanje in obdelava podatkov na Zemlji
Satelit lahko deluje tako v načinu shranjevanja informacij z naknadnim prenosom podatkovnega paketa v zemeljski kompleks za sprejem in obdelavo, kot tudi neposredni neposredni prenos. Satelitski podatki, ki jih prejme zemeljski kompleks, so podvrženi dekodiranju, med katerim so informacije povezane s časovnimi in kartografskimi koordinatami. Nato se podatki iz različnih vesoljskih plovil združijo in nadalje obdelajo, da ustvarijo vizualno zaznavne slike.
Svetovna meteorološka organizacija je sprejela koncept "odprtega neba" in razglasila prost dostop do meteoroloških informacij - nešifriranihpodatki v realnem času s satelitov. Če želite to narediti, morate imeti ustrezno opremo in programsko opremo za sprejem.
Mednarodni meteorološki opazovalni sistem
Ker obstaja samo ena geostacionarna orbita, njena uporaba zahteva usklajevanje med vesolskimi agencijami in meteorološkimi (in drugimi zainteresiranimi) službami različnih držav. Da, in pri izbiri nizkih polarnih orbit v tem trenutku je nemogoče brez koordinacije. Poleg tega je zaradi satelitskega spremljanja nevarnih vremenskih dogodkov (kot so tajfuni) potrebno združiti prizadevanja hidrometeoroloških služb in izmenjati ustrezne informacije, saj vreme ne pozna državnih meja.
Usklajevanje mednarodnih vprašanj v zvezi z uporabo vesoljskih sistemov pri napovedovanju vremena je odgovornost Koordinacijske skupine za meteorološke satelite v okviru WMO. Skupna raba satelitskih vremenskih sistemov se je začela že v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Koordinacija na tem področju je zdaj še posebej pomembna. Navsezadnje mednarodna konstelacija meteoroloških satelitov, postavljenih v geostacionarno orbito, vključuje vesoljska plovila iz številnih držav: ZDA, evropskih držav, Rusije, Indije, Kitajske, Japonske in Južne Koreje.
Možnosti vesoljske tehnologije v meteorologiji
Sodobni vremenski sateliti so del globalnega sistema za daljinsko zaznavanje Zemlje in imajo kot taki resne možnosti za razvoj.
Najprej se načrtuje razširitev njihovega sodelovanja pri spremljanju naravnih nesreč, naravnih nesreč, nevarnih pojavov, pri napovedovanju dolgoročnih podnebnih sprememb. Drugič, meteorološke satelite Zemlje je seveda treba vedno bolj uporabljati kot orodje za pridobivanje znanja o procesih v atmosferi in hidrosferi ter o stanju geomagnetnega polja, tako uporabne kot temeljne znanstvene vrednosti.
