Wettersatelliten: Vorhersage des Erdwetters aus dem Weltraum

Ein Satellitenbild von Wolken oder Wirbelstürmen ist unverkennbar. Aber abgesehen davon, dass Sie Wettersatellitenbilder erkennen, wie viel wissen Sie über Wettersatelliten?

In dieser Diashow werden wir die Grundlagen untersuchen, von der Funktionsweise von Wettersatelliten bis hin zur Verwendung der von ihnen erzeugten Bilder zur Vorhersage bestimmter Wetterereignisse

Wettersatellit

iLexx/E+/Getty Images

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

iLexx/E+/Getty Images

Wie gewöhnliche Weltraumsatelliten sind Wettersatelliten von Menschenhand geschaffene Objekte, die in den Weltraum geschossen und dann die Erde umkreisen oder umkreisen. Anstatt Daten zurück zur Erde zu übertragen, die Ihren Fernseher, Ihr XM-Radio oder Ihr GPS-Navigationssystem am Boden mit Strom versorgen, übertragen sie Wetter- und Klimadaten, die sie in Bildern an uns „sehen“.

Vorteile

So wie die Aussicht von Dächern oder Berggipfeln einen breiteren Blick auf Ihre Umgebung bietet, berücksichtigt die Position eines Wettersatelliten mehrere hundert bis tausend Kilometer über der Erdoberfläche das Wetter in einem benachbarten Teil der USA oder das noch nicht einmal die West- oder Ostküste erreicht hat Grenzen noch zu beachten. Auch diese erweiterte Ansicht hilft Meteorologen Erkennen Sie Wettersysteme und -muster Stunden bis Tage, bevor sie von Oberflächenbeobachtungsinstrumenten entdeckt werden, wie z Wetterradar .

Da Wolken Wetterphänomene sind, die am höchsten in der Atmosphäre „leben“, sind Wettersatelliten berüchtigt dafür, Wolken und Wolkensysteme (wie Hurrikane) zu überwachen, aber Wolken sind nicht das Einzige, was sie sehen. Wettersatelliten werden auch verwendet, um Umweltereignisse zu überwachen, die mit der Atmosphäre interagieren und eine breite Gebietsabdeckung haben, wie z. B. Waldbrände, Staubstürme, Schneebedeckung, Meereis und Meerestemperaturen.

Nachdem wir nun wissen, was Wettersatelliten sind, werfen wir einen Blick auf die zwei Arten von Wettersatelliten, die es gibt, und auf die Wetterereignisse, die jeder am besten erkennen kann.

Polar umlaufende Wettersatelliten

Das COMET-Programm (UCAR)

Die Vereinigten Staaten betreiben derzeit zwei polarumlaufende Satelliten. Genannt POES (kurz für P kann Ö Betrieb UND umwelt S atellite), einer arbeitet morgens und einer abends. Beide sind gemeinsam als TIROS-N bekannt.

TIROS 1, der erste existierende Wettersatellit, befand sich in einer polaren Umlaufbahn, was bedeutet, dass er bei jeder Erdumrundung den Nord- und Südpol überflog.

Polarumlaufende Satelliten umkreisen die Erde in relativ geringem Abstand (ca. 500 Meilen über der Erdoberfläche). Wie Sie vielleicht denken, sind sie dadurch gut darin, hochauflösende Bilder aufzunehmen, aber ein Nachteil der Nähe ist, dass sie nur einen schmalen Bereich auf einmal „sehen“ können. Da sich die Erde jedoch unter der Bahn eines polarumlaufenden Satelliten von West nach Ost dreht, driftet der Satellit mit jeder Erdumdrehung im Wesentlichen nach Westen.

Polarumlaufende Satelliten überfliegen niemals mehr als einmal täglich denselben Ort. Dies ist gut, um ein vollständiges Bild davon zu erhalten, was wettertechnisch auf der ganzen Welt passiert, und aus diesem Grund eignen sich polarumlaufende Satelliten am besten für Wettervorhersagen mit großer Reichweite und Überwachung von Bedingungen wie z Der Junge und das Ozonloch. Allerdings ist dies nicht so gut geeignet, um die Entwicklung einzelner Stürme zu verfolgen. Dafür sind wir auf geostationäre Satelliten angewiesen.

Geostationäre Wettersatelliten

NOAA / NASA GOES-Projekt

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

NOAA / NASA GOES-Projekt

Die Vereinigten Staaten betreiben derzeit zwei geostationäre Satelliten. Spitzname GEHT für ' G eostationär Ö laufend UND umwelt S atellites', einer wacht über die Ostküste (GOES-East) und der andere über die Westküste (GOES-West).

Sechs Jahre nach dem Start des ersten polarumlaufenden Satelliten wurden geostationäre Satelliten in die Umlaufbahn gebracht. Diese Satelliten „sitzen“ am Äquator und bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Erde. Dies gibt ihnen den Anschein, als würden sie an derselben Stelle über der Erde stehen bleiben. Es ermöglicht ihnen auch, im Laufe eines Tages kontinuierlich dieselbe Region (die nördliche und die westliche Hemisphäre) zu sehen, was ideal für die Überwachung des Echtzeitwetters für die Verwendung in kurzfristigen Wettervorhersagen ist, z Unwetterwarnungen .

Was machen geostationäre Satelliten nicht so gut? Machen Sie scharfe Bilder oder „sehen“ Sie die Pole, und es ist ein polarumlaufender Bruder. Damit geostationäre Satelliten mit der Erde Schritt halten können, müssen sie in größerer Entfernung von ihr umkreisen (in einer Höhe von 22.236 Meilen (35.786 km), um genau zu sein). Und bei dieser größeren Entfernung gehen sowohl Bilddetails als auch Ansichten der Pole (aufgrund der Erdkrümmung) verloren.

Funktionsweise von Wettersatelliten

Kanada Zentrum für Fernerkundung

Empfindliche Sensoren innerhalb des Satelliten, sogenannte Radiometer, messen die von der Erdoberfläche abgegebene Strahlung (d. h. Energie), von der das meiste mit bloßem Auge nicht sichtbar ist. Die Arten von Energie, die Wettersatelliten messen, fallen in drei Kategorien des elektromagnetischen Lichtspektrums: sichtbar, Infrarot und Infrarot bis Terahertz.

Die Intensität der Strahlung, die in allen drei dieser Bänder oder 'Kanäle' emittiert wird, wird gleichzeitig gemessen und dann gespeichert. Ein Computer ordnet jeder Messung innerhalb jedes Kanals einen Zahlenwert zu und wandelt diese dann in ein Graustufenpixel um. Sobald alle Pixel angezeigt werden, ist das Endergebnis ein Satz von drei Bildern, die jeweils zeigen, wo diese drei verschiedenen Arten von Energie „leben“.

Die nächsten drei Folien zeigen die gleiche Ansicht der USA, jedoch aus dem sichtbaren, Infrarot- und Wasserdampfbereich. Können Sie die Unterschiede zwischen den einzelnen erkennen?

Sichtbare (VIS) Satellitenbilder

NOAA

Bilder aus dem sichtbaren Lichtkanal ähneln Schwarz-Weiß-Fotografien. Das liegt daran, dass Satelliten, die für sichtbare Wellenlängen empfindlich sind, ähnlich wie eine Digital- oder 35-mm-Kamera Sonnenstrahlen aufzeichnen, die von einem Objekt reflektiert werden. Je mehr Sonnenlicht ein Objekt (wie unser Land und Ozean) absorbiert, desto weniger Licht reflektiert es zurück in den Weltraum und desto dunkler erscheinen diese Bereiche im sichtbaren Wellenlängenbereich. Umgekehrt erscheinen Objekte mit hohem Reflexionsvermögen oder Albedos (wie Wolkenspitzen) am hellsten weiß, weil sie große Lichtmengen von ihren Oberflächen abprallen lassen.

Meteorologen verwenden sichtbare Satellitenbilder, um Folgendes vorherzusagen/anzuzeigen:

• Konvektive Aktivität (d. h. Gewitter )
• Niederschlag (Da der Wolkentyp bestimmt werden kann, können Niederschlagswolken gesehen werden, bevor Regenschauer auf dem Radar erscheinen.)
• Rauchfahnen von Bränden
• Asche von Vulkanen

Da für die Aufnahme sichtbarer Satellitenbilder Sonnenlicht erforderlich ist, stehen diese in den Abend- und Nachtstunden nicht zur Verfügung.

Infrarot (IR)-Satellitenbilder

NOAA

Infrarotkanäle erfassen die von Oberflächen abgegebene Wärmeenergie. Wie in sichtbaren Bildern erscheinen die wärmsten Objekte (wie Land und niedrige Wolken), die Wärme aufnehmen, am dunkelsten, während kältere Objekte (hohe Wolken) heller erscheinen.

Meteorologen verwenden IR-Bilder zur Vorhersage/Ansicht:

• Cloud-Features bei Tag und Nacht
• Wolkenhöhe (Weil die Höhe mit der Temperatur verknüpft ist)
• Schneedecke (Wird als feste grau-weiße Region angezeigt)

Wasserdampf (WV)-Satellitenbilder

NOAA

Dampf wird für seine im Infrarot- bis Terahertzbereich des Spektrums emittierte Energie erfasst. Wie sichtbar und IR zeigen seine Bilder Wolken, aber ein zusätzlicher Vorteil ist, dass sie auch Wasser in seinem gasförmigen Zustand zeigen. Feuchte Luftzungen erscheinen nebelig grau oder weiß, während trockene Luft durch dunkle Regionen dargestellt wird.

Wasserdampfbilder werden manchmal zur besseren Betrachtung farblich verstärkt. Bei verbesserten Bildern bedeuten Blau und Grün hohe Feuchtigkeit und Braun niedrige Feuchtigkeit.

Meteorologen verwenden Wasserdampfbilder, um beispielsweise vorherzusagen, wie viel Feuchtigkeit mit einem bevorstehenden Regen- oder Schneeereignis verbunden sein wird. Sie können auch verwendet werden, um die zu finden Jet-Stream (es liegt an der Grenze zwischen trockener und feuchter Luft).