Het weer - een reeks atmosferische verschijnselen op relatief korte termijn - is moeilijk te voorspellen vanwege het grote aantal factoren dat erop van invloed is en de variabiliteit van hun impact. De atmosfeer van de aarde is een complex dynamisch systeem. Om de nauwkeurigheid van voorspellingen te verbeteren, moet daarom op elk moment rekening worden gehouden met de toestand in verschillende regio's. Al tientallen jaren zijn meteorologische satellieten een noodzakelijk instrument voor het uitvoeren van atmosferisch onderzoek op wereldschaal.
Begin van ruimteweerwaarnemingen
De satelliet die de fundamentele geschiktheid van ruimtevaartuigen voor meteorologische waarnemingen aantoonde, was de Amerikaanse TIROS-1, gelanceerd op 1 april 1960.
De satelliet zond het eerste televisiebeeld van onze planeet vanuit de ruimte uit. Vervolgens werd op basis van apparaten van dit type de gelijknamige wereldwijde meteorologische satelliet gemaakt.systeem.
De eerste meteorologische satelliet van de USSR, Cosmos-122, werd gelanceerd op 25 juni 1966. Het had apparatuur aan boord voor het fotograferen in het optische en infraroodbereik, maakte het mogelijk om de verspreiding van wolken, ijsvelden en sneeuwbedekking te bestuderen, en om de temperatuurkenmerken van de atmosfeer aan de dag- en nachtzijde van de aarde te meten. Sinds 1967 begon het Meteor-systeem te functioneren in de USSR, dat de basis vormde van vervolgens ontwikkelde meteorologische systemen voor verschillende doeleinden.
Satellietweersystemen van verschillende landen
Verschillende series satellieten, zoals Meteor-Nature, Meteor-2 en Meteor-3, evenals apparaten van de Resurs-serie, werden de erfgenamen van Meteor. Sinds het begin van de jaren 2000 is de oprichting van het Meteor-3M-complex voortgezet. Bovendien omvatte het aantal meteorologische satellieten van Rusland twee satellieten van het Electro-L-complex. Bij de eerste, die 5 jaar en 8 maanden in een baan om de aarde werkte, viel in 2016 de verbinding weg, de tweede blijft werken. De lancering van de derde satelliet van deze serie is gepland.
In de VS werden naast het TIROS-systeem ook ruimtevaartuigen van de series Nimbus, ESSA, NOAA en GOES ontwikkeld en gebruikt. Er zijn momenteel verschillende NOAA- en GOES-series in gebruik.
Europese satellietweersystemen worden vertegenwoordigd door twee generaties Meteosat, MetOp, evenals de stopgezette ERS en Envisat - een van de grootste apparaten die door de European Space Agency in een lage baan om de aarde zijn gelanceerd.
Japan ("Himawari"), China ("Fengyun"), India (INSAT-3DR) en enkele andere landen hebben hun eigen meteorologische satellieten.
Soorten satellieten
Ruimtevaartuigen die deel uitmaken van de meteorologische complexen zijn verdeeld in twee typen volgens de parameters van de baan en dienovereenkomstig per doel:
- Geostationaire satellieten. Ze worden gelanceerd in het equatoriale vlak, in de richting van de rotatie van de aarde, tot een hoogte van 36.786 km boven zeeniveau. Hun hoeksnelheid komt overeen met de rotatiesnelheid van de planeet. Met dergelijke baankenmerken bevinden satellieten van dit type zich altijd boven hetzelfde punt, als je geen rekening houdt met de fluctuaties en "drift" veroorzaakt door fouten in de baan en zwaartekrachtafwijkingen. Ze observeren constant één gebied, dat ongeveer 42% van het aardoppervlak is - iets minder dan een halfrond. Deze satellieten laten niet toe de regio's op de hoogste breedtegraden te observeren en geven geen gedetailleerd beeld, maar ze bieden de mogelijkheid om de situatie in grote regio's continu te volgen.
- Polaire satellieten. Voertuigen van dit type verplaatsen zich in veel lagere banen - van 850 tot 1000 km, waardoor ze geen brede dekking van het waargenomen gebied bieden. Hun banen gaan echter noodzakelijkerwijs over de polen van de aarde, en één satelliet van dit type is in staat om het hele oppervlak van de planeet te "verwijderen" in smalle (ongeveer 2500 km) banden met een goede resolutie in een bepaald aantal banen. Met de gelijktijdige werking van twee satellieten die zich in zonsynchrone polaire banen bevinden, wordt elk gebied vanuitinterval van 6 uur.
Algemene beschrijving en kenmerken van meteorologische satellieten
Een ruimtevaartuig ontworpen voor meteorologische waarnemingen bestaat uit twee modules: een servicemodule (satellietplatform) en een ladingdrager (instrumenten). Het servicecompartiment herbergt stroomapparatuur die stroom levert van zonnepanelen die erop zijn gemonteerd, samen met een radiator en voortstuwingssysteem. Een radio-engineeringcomplex uitgerust met verschillende antennes en sensoren voor het bewaken van de heliofysische situatie is verbonden met de werkmodule.
Het lanceringsgewicht van dergelijke apparaten bereikt meestal enkele tonnen, het laadvermogen varieert van één tot twee ton. De recordhouder onder meteorologische satellieten - de Europese Envisat - had een lanceringsgewicht van meer dan 8 ton, een nuttige - meer dan 2 ton met afmetingen van 10 × 2,5 × 5 m. Met ingezette panelen bereikte de breedte 26 meter. De afmetingen van de Amerikaanse GOES-R zijn 6,1 × 5,6 × 3,9 m met bijna 5200 kg lanceergewicht en 2860 kg droog gewicht. De Russische Meteor-M No. 2 heeft een lichaamsdiameter van 2,5 m, een lengte van 5 m, een breedte met geplaatste zonnepanelen van 14 m. Het laadvermogen van de satelliet is ongeveer 1200 kg, het lanceringsgewicht was iets minder dan 2800 kg. Hieronder is een foto van de meteorologische satelliet "Meteor-M" nr. 2.
Wetenschappelijke satellietapparatuur
In de regel hebben weersatellieten twee soorten instrumenten als onderdeel van hun uitrusting:
- Overzicht. Met hun hulp worden televisie- en fotografische beelden verkregen van het oppervlak van het land en de oceanen, wolken, sneeuw en ijsbedekking. Onder deze apparaten bevinden zich ten minste twee multi-zone beeldvormingsapparaten in verschillende spectrale bereiken (zichtbaar, microgolf, infrarood). Ze schieten op verschillende resoluties. De satellieten zijn ook uitgerust met een radar-oppervlaktescanfunctie.
- Meten. Door middel van dit soort instrumenten verzamelt de satelliet kwantitatieve kenmerken die de toestand van de atmosfeer, de hydrosfeer en de magnetosfeer weerspiegelen. Dergelijke kenmerken omvatten temperatuur, vochtigheid, stralingsomstandigheden, huidige parameters van het aardmagnetische veld, enz.
De payload van meteorologische satellieten omvat ook een data-acquisitie- en transmissiesysteem aan boord.
Ontvangen en verwerken van gegevens op aarde
De satelliet kan zowel werken in de modus van het opslaan van informatie met daaropvolgende verzending van een datapakket naar een grondontvangst- en verwerkingscomplex, als een directe directe transmissie uitvoeren. De satellietgegevens die door het grondcomplex worden ontvangen, worden gedecodeerd, waarbij de informatie wordt gekoppeld aan tijd en cartografische coördinaten. Vervolgens worden gegevens van verschillende ruimtevaartuigen gecombineerd en verder verwerkt om visueel waarneembare beelden te creëren.
De Wereld Meteorologische Organisatie heeft het concept van "open luchten" aangenomen en verklaart gratis toegang tot meteorologische informatie - niet-versleuteldre altime gegevens van satellieten. Om dit te doen, moet u over de juiste ontvangstapparatuur en software beschikken.
Internationaal meteorologisch waarnemingssysteem
Omdat er maar één geostationaire baan is, vereist het gebruik ervan coördinatie tussen ruimteagentschappen en meteorologische (en andere geïnteresseerde) diensten van verschillende landen. Ja, en bij het kiezen van lage polaire banen op dit moment, is het onmogelijk om zonder coördinatie te doen. Bovendien maakt satellietmonitoring van gevaarlijke weersomstandigheden (zoals tyfoons) het noodzakelijk om de inspanningen van hydrometeorologische diensten te bundelen en relevante informatie uit te wisselen, aangezien het weer geen staatsgrenzen kent.
Het harmoniseren van internationale vraagstukken met betrekking tot de toepassing van ruimtesystemen bij weersvoorspellingen is de verantwoordelijkheid van de Coördinatiegroep Meteorologische Satellieten binnen de WMO. Het delen van satellietweersystemen begon al in de jaren zeventig. Coördinatie op dit gebied is nu vooral belangrijk. De internationale constellatie van meteorologische satellieten die in een geostationaire baan om de aarde zijn geplaatst, omvat immers ruimtevaartuigen uit vele landen: de Verenigde Staten, Europese landen, Rusland, India, China, Japan en Zuid-Korea.
Vooruitzichten voor ruimtetechnologie in de meteorologie
Moderne weersatellieten maken deel uit van het wereldwijde teledetectiesysteem van de aarde en hebben als zodanig serieuze ontwikkelingsperspectieven.
Ten eerste is het de bedoeling om hun deelname aan het monitoren van natuurlijke gevaren, natuurrampen en gevaarlijke verschijnselen uit te breiden, bij het voorspellen van klimaatverandering op de lange termijn. Ten tweede moeten de meteorologische satellieten van de aarde natuurlijk steeds meer worden gebruikt als instrumenten voor het verkrijgen van kennis over de processen in de atmosfeer en de hydrosfeer, evenals over de toestand van het aardmagnetisch veld, zowel toegepaste als fundamentele wetenschappelijke waarde.
