Vädret - en uppsättning relativt kortsiktiga atmosfäriska fenomen - är svårt att förutsäga på grund av det stora antalet faktorer som påverkar det och variationen i deras inverkan. Jordens atmosfär är ett komplext dynamiskt system, därför, för att förbättra prognosens noggrannhet, är det nödvändigt att ta hänsyn till dess tillstånd i olika regioner i varje ögonblick. Sedan flera decennier nu har meteorologiska satelliter varit ett nödvändigt verktyg för att bedriva atmosfärisk forskning i global skala.
Början av rymdväderobservationer
Satelliten som visade rymdfarkosternas grundläggande lämplighet för meteorologiska observationer var den amerikanska TIROS-1, uppskjuten den 1 april 1960.
Satelliten sände den första tv-bilden av vår planet från rymden. Därefter, på basis av enheter av denna typ, skapades den globala meteorologiska satelliten med samma namn.system.
Sovjetunionens första meteorologiska satellit, Cosmos-122, lanserades den 25 juni 1966. Den hade ombord utrustning för att skjuta i det optiska och infraröda området, vilket gjorde det möjligt att studera fördelningen av moln, isfält och snötäcke, samt mäta atmosfärens temperaturegenskaper på dag- och nattsidorna av jorden. Sedan 1967 började Meteorsystemet att fungera i Sovjetunionen, vilket utgjorde grunden för senare utvecklade meteorologiska system för olika ändamål.
Satellitvädersystem i olika länder
Flera serier av satelliter, som Meteor-Nature, Meteor-2 och Meteor-3, såväl som enheter från Resurs-serien, blev arvtagare till Meteor. Sedan början av 2000-talet har skapandet av Meteor-3M-komplexet fortsatt. Dessutom inkluderade antalet meteorologiska satelliter i Ryssland två satelliter från Electro-L-komplexet. Med den första av dem, som arbetade i omloppsbana i 5 år och 8 månader, förlorades anslutningen 2016, den andra fortsätter att fungera. Uppskjutningen av den tredje satelliten i denna serie är planerad.
I USA utvecklades och användes förutom TIROS-systemet rymdfarkoster av serierna Nimbus, ESSA, NOAA, GOES. Flera NOAA- och GOES-serier är för närvarande i bruk.
Europeiska satellitvädersystem representeras av två generationer Meteosat, MetOp, samt de utgående ERS och Envisat - en av de största enheterna som lanserats i låg omloppsbana om jorden av European Space Agency.
Japan ("Himawari"), Kina ("Fengyun"), Indien (INSAT-3DR) och några andra länder har sina egna meteorologiska satelliter.
Typer av satelliter
Rymdfarkoster som ingår i de meteorologiska komplexen är indelade i två typer enligt parametrarna för banan och följaktligen efter syfte:
- Geostationära satelliter. De skjuts upp i ekvatorialplanet, i jordens rotationsriktning, till en höjd av 36 786 km över havet. Deras vinkelhastighet motsvarar planetens rotationshastighet. Med sådana omloppsegenskaper ligger satelliter av denna typ alltid över samma punkt, om man inte tar hänsyn till fluktuationerna och "driften" som orsakas av fel i omloppsbana och gravitationsanomalier. De observerar ständigt ett område, som är cirka 42% av jordens yta - lite mindre än en halvklot. Dessa satelliter tillåter inte observation av regionerna med de högsta breddgraderna och ger ingen detaljerad bild, men de ger möjlighet till kontinuerlig övervakning av situationen i stora regioner.
- Polarsatelliter. Fordon av denna typ rör sig i mycket lägre banor - från 850 till 1000 km, vilket gör att de inte ger en bred täckning av det observerade territoriet. Men deras banor passerar nödvändigtvis över jordens poler, och en satellit av denna typ kan "ta bort" hela planetens yta i smala (cirka 2500 km) band med bra upplösning i ett visst antal banor. Med samtidig drift av två satelliter belägna i solsynkrona polära banor, undersöks varje region frånintervall på 6 timmar.
Allmän beskrivning och egenskaper för meteorologiska satelliter
En rymdfarkost designad för meteorologiska observationer består av två moduler: en servicemodul (satellitplattform) och en lastbärare (instrument). Servicefacket rymmer kraftutrustning som ger ström från solpaneler monterade på den tillsammans med en radiator och framdrivningssystem. Ett radiotekniskt komplex utrustat med flera antenner och sensorer för att övervaka den heliofysiska situationen är anslutna till arbetsmodulen.
Uppskjutningsvikten för sådana enheter når vanligtvis flera ton, nyttolasten är från ett till två ton. Rekordhållaren bland meteorologiska satelliter - European Envisat - hade en lanseringsvikt på över 8 ton, en användbar - mer än 2 ton med dimensioner 10 × 2,5 × 5 m. Med utplacerade paneler nådde dess bredd 26 meter. Måtten på den amerikanska GOES-R är 6,1 × 5,6 × 3,9 m med nästan 5200 kg utskjutningsvikt och 2860 kg torrvikt. Den ryska Meteor-M nr 2 har en kroppsdiameter på 2,5 m, en längd på 5 m, en bredd med utplacerade solpaneler på 14 m. Satellitens nyttolast är cirka 1200 kg, uppskjutningsvikten var något mindre än 2800 kg. Nedan är ett foto av den meteorologiska satelliten "Meteor-M" nr 2.
vetenskaplig satellitutrustning
Som regel bär vädersatelliter två typer av instrument som en del av sin utrustning:
- Översikt. Med deras hjälp erhålls tv- och fotografiska bilder av ytan av landet och haven, moln, snö och istäcke. Bland dessa anordningar finns minst två multi-zons avbildningsanordningar i olika spektralområden (synligt, mikrovågsugn, infrarött). De skjuter i olika upplösningar. Satelliterna är också utrustade med en ytavsökningsanläggning med radar.
- Mätning. Med hjälp av instrument av denna typ samlar satelliten in kvantitativa egenskaper som återspeglar tillståndet i atmosfären, hydrosfären och magnetosfären. Sådana egenskaper inkluderar temperatur, fuktighet, strålningsförhållanden, strömparametrar för det geomagnetiska fältet, etc.
Den meteorologiska satellitens nyttolast inkluderar också ett system för datainsamling och överföring ombord.
Ta emot och bearbeta data på jorden
Satelliten kan fungera både i läget att lagra information med efterföljande överföring av ett datapaket till ett markmottagnings- och bearbetningskomplex, och utföra en direkt direkt överföring. Satellitdata som tas emot av markkomplexet utsätts för avkodning, under vilken informationen länkas samman med tid och kartografiska koordinater. Sedan kombineras data från olika rymdfarkoster och bearbetas vidare för att skapa visuellt märkbara bilder.
World Meteorological Organization antog konceptet "open skies", och förklarade fri tillgång till meteorologisk information - okrypteradre altidsdata från satelliter. För att göra detta måste du ha lämplig mottagningsutrustning och programvara.
International Meteorological Observing System
Eftersom det bara finns en geostationär bana kräver dess användning samordning mellan rymdorganisationer och meteorologiska (liksom andra intresserade) tjänster från olika länder. Ja, och när man väljer låga polära banor för närvarande är det omöjligt att göra utan koordination. Dessutom gör satellitövervakning av farliga väderhändelser (som tyfoner) det nödvändigt att förena hydrometeorologiska tjänsters ansträngningar och utbyta relevant information, eftersom vädret inte känner några statsgränser.
Harmonisering av internationella frågor som rör tillämpningen av rymdsystem i väderprognoser är ansvaret för koordineringsgruppen för meteorologiska satelliter inom WMO. Delingen av satellitvädersystem började redan på 1970-talet. Samordning på detta område är särskilt viktigt nu. När allt kommer omkring inkluderar den internationella konstellationen av meteorologiska satelliter placerade i geostationär omloppsbana rymdfarkoster från många länder: USA, europeiska länder, Ryssland, Indien, Kina, Japan och Sydkorea.
Utsikter för rymdteknik inom meteorologi
Moderna vädersatelliter är en del av det globala fjärranalyssystemet för jorden och har som sådana seriösa utvecklingsutsikter.
För det första är det planerat att utöka deras deltagande i övervakning av naturrisker, naturkatastrofer, farliga fenomen, i att förutsäga långsiktiga klimatförändringar. För det andra borde naturligtvis jordens meteorologiska satelliter i allt högre grad användas som verktyg för att få kunskap om processerna i atmosfären och hydrosfären, såväl som om det geomagnetiska fältets tillstånd, både tillämpat och grundläggande vetenskapligt värde.
