Das Wetter - eine Reihe von relativ kurzfristigen atmosphärischen Phänomenen - ist aufgrund der großen Anzahl von Faktoren, die es beeinflussen, und der Variabilität ihrer Auswirkungen schwer vorherzusagen. Die Erdatmosphäre ist ein komplexes dynamisches System, daher ist es zur Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit notwendig, ihren Zustand in verschiedenen Regionen zu jedem Zeitpunkt zu berücksichtigen. Meteorologische Satelliten sind seit mehreren Jahrzehnten ein notwendiges Werkzeug für die Durchführung von Atmosphärenforschung auf globaler Ebene.
Beginn der Weltraumwetterbeobachtungen
Der Satellit, der die grundsätzliche Eignung von Raumfahrzeugen für meteorologische Beobachtungen zeigte, war der am 1. April 1960 gestartete amerikanische TIROS-1.
Der Satellit übertrug das erste Fernsehbild unseres Planeten aus dem All. Anschließend wurde auf der Grundlage solcher Geräte der gleichnamige globale Wettersatellit geschaffen.system.
Der erste meteorologische Satellit der UdSSR, Cosmos-122, wurde am 25. Juni 1966 gestartet. Es hatte Ausrüstung für Aufnahmen im optischen und infraroten Bereich an Bord, ermöglichte die Untersuchung der Verteilung von Wolken, Eisfeldern und Schneedecken sowie die Messung der Temperatureigenschaften der Atmosphäre auf der Tag- und Nachtseite der Erde. Seit 1967 begann das Meteorsystem in der UdSSR zu funktionieren, das die Grundlage für später entwickelte meteorologische Systeme für verschiedene Zwecke bildete.
Satelliten-Wettersysteme verschiedener Länder
Mehrere Satellitenserien wie Meteor-Nature, Meteor-2 und Meteor-3 sowie Geräte der Resurs-Serie wurden die Erben von Meteor. Seit Anfang der 2000er Jahre wurde die Schaffung des Meteor-3M-Komplexes fortgesetzt. Darüber hinaus umfasste die Anzahl der meteorologischen Satelliten Russlands zwei Satelliten des Electro-L-Komplexes. Bei der ersten, die 5 Jahre und 8 Monate im Orbit arbeitete, ging die Verbindung 2016 verloren, die zweite funktioniert weiter. Der Start des dritten Satelliten dieser Serie ist geplant.
In den USA wurden neben dem TIROS-System Raumfahrzeuge der Serien Nimbus, ESSA, NOAA, GOES entwickelt und eingesetzt. Mehrere NOAA- und GOES-Serien sind derzeit in Betrieb.
Europäische Satellitenwettersysteme werden durch zwei Generationen von Meteosat, MetOp, sowie das eingestellte ERS und Envisat repräsentiert - eines der größten Geräte, die von der Europäischen Weltraumorganisation in eine erdnahe Umlaufbahn gebracht wurden.
Japan ("Himawari"), China ("Fengyun"), Indien (INSAT-3DR) und einige andere Länder haben ihre eigenen meteorologischen Satelliten.
Satellitentypen
Raumfahrzeuge, die in den meteorologischen Komplexen enth alten sind, werden gemäß den Parametern der Umlaufbahn und dementsprechend nach Zweck in zwei Typen unterteilt:
- Geostationäre Satelliten. Sie werden in der Äquatorialebene in Richtung der Erdrotation auf eine Höhe von 36.786 km über dem Meeresspiegel gestartet. Ihre Winkelgeschwindigkeit entspricht der Rotationsgeschwindigkeit des Planeten. Bei solchen Bahneigenschaften befinden sich Satelliten dieses Typs immer über dem gleichen Punkt, wenn Sie die Schwankungen und "Driften" berücksichtigen, die durch Bahnfehler und Gravitationsanomalien verursacht werden. Sie beobachten ständig einen Bereich, der etwa 42% der Erdoberfläche ausmacht - etwas weniger als eine Halbkugel. Diese Satelliten ermöglichen keine Beobachtung der Regionen der höchsten Breiten und liefern kein detailliertes Bild, aber sie bieten die Möglichkeit, die Situation in großen Regionen kontinuierlich zu überwachen.
- Polare Satelliten. Fahrzeuge dieses Typs bewegen sich in viel niedrigeren Umlaufbahnen - von 850 bis 1000 km, wodurch sie das beobachtete Gebiet nicht umfassend abdecken. Ihre Umlaufbahnen führen jedoch zwangsläufig über die Pole der Erde, und ein Satellit dieses Typs ist in der Lage, die gesamte Oberfläche des Planeten in schmalen (etwa 2500 km) Bändern mit guter Auflösung in einer bestimmten Anzahl von Umlaufbahnen zu „entfernen“. Durch den gleichzeitigen Betrieb von zwei Satelliten, die sich in sonnensynchronen Polarumlaufbahnen befinden, wird jede Region aus vermessenIntervall von 6 Stunden.
Allgemeine Beschreibung und Eigenschaften meteorologischer Satelliten
Ein Raumfahrzeug für meteorologische Beobachtungen besteht aus zwei Modulen: einem Servicemodul (Satellitenplattform) und einem Nutzlastträger (Instrumente). Das Serviceabteil beherbergt Energiegeräte, die Strom von darauf montierten Solarmodulen liefern, zusammen mit einem Kühler und einem Antriebssystem. An das Arbeitsmodul ist ein funktechnischer Komplex angeschlossen, der mit mehreren Antennen und Sensoren zur Überwachung der heliophysikalischen Situation ausgestattet ist.
Das Startgewicht solcher Geräte erreicht in der Regel mehrere Tonnen, die Nutzlast beträgt ein bis zwei Tonnen. Der Rekordh alter unter den meteorologischen Satelliten - der europäische Envisat - hatte ein Startgewicht von über 8 Tonnen, ein nützliches - mehr als 2 Tonnen mit Abmessungen von 10 × 2,5 × 5 m. Mit ausgefahrenen Paneelen erreichte seine Breite 26 Meter. Die Abmessungen des amerikanischen GOES-R betragen 6,1 × 5,6 × 3,9 m bei knapp 5200 kg Startgewicht und 2860 kg Trockengewicht. Der russische Meteor-M Nr. 2 hat einen Körperdurchmesser von 2,5 m, eine Länge von 5 m, eine Breite mit ausgefahrenen Solarmodulen von 14 m. Die Nutzlast des Satelliten beträgt etwa 1200 kg, das Startgewicht war etwas weniger als 2800 kg. Unten ist ein Foto des meteorologischen Satelliten "Meteor-M" Nr. 2.
Wissenschaftliche Satellitenausrüstung
Wettersatelliten tragen in der Regel zwei Arten von Instrumenten als Teil ihrer Ausrüstung:
- Übersicht. Mit ihrer Hilfe werden Fernseh- und Fotobilder der Land- und Ozeanoberfläche, Wolken, Schnee- und Eisbedeckung erh alten. Unter diesen Geräten befinden sich mindestens zwei Mehrzonen-Bildgebungsgeräte in unterschiedlichen Spektralbereichen (sichtbar, Mikrowelle, Infrarot). Sie schießen mit unterschiedlichen Auflösungen. Die Satelliten sind außerdem mit einer Radar-Oberflächenabtastung ausgestattet.
- Messen. Mit Instrumenten dieser Art sammelt der Satellit quantitative Merkmale, die den Zustand von Atmosphäre, Hydrosphäre und Magnetosphäre widerspiegeln. Zu diesen Eigenschaften gehören Temperatur, Feuchtigkeit, Strahlungsbedingungen, aktuelle Parameter des Erdmagnetfelds usw.
Die meteorologische Satellitennutzlast beinh altet auch ein bordeigenes Datenerfassungs- und -übertragungssystem.
Empfang und Verarbeitung von Daten auf der Erde
Der Satellit kann sowohl im Modus der Speicherung von Informationen mit anschließender Übertragung eines Datenpakets an einen Bodenempfangs- und -verarbeitungskomplex arbeiten als auch eine direkte direkte Übertragung durchführen. Die vom Bodenkomplex empfangenen Satellitendaten werden einer Dekodierung unterzogen, bei der die Informationen mit Zeit und kartografischen Koordinaten verknüpft werden. Dann werden Daten von verschiedenen Raumfahrzeugen kombiniert und weiterverarbeitet, um visuell wahrnehmbare Bilder zu erstellen.
Die Weltorganisation für Meteorologie übernahm das Konzept des „offenen Himmels“und erklärte freien Zugang zu meteorologischen Informationen – unverschlüsseltEchtzeitdaten von Satelliten. Dazu benötigen Sie die entsprechende Empfangsausrüstung und Software.
Internationales Meteorologisches Beobachtungssystem
Da es nur eine geostationäre Umlaufbahn gibt, erfordert ihre Nutzung eine Koordination zwischen Weltraumbehörden und meteorologischen (sowie anderen interessierten) Diensten verschiedener Länder. Ja, und wenn man sich derzeit für niedrige polare Umlaufbahnen entscheidet, ist es unmöglich, auf Koordination zu verzichten. Darüber hinaus macht es die Satellitenüberwachung gefährlicher Wetterereignisse (z. B. Taifune) erforderlich, die Kräfte hydrometeorologischer Dienste zu bündeln und relevante Informationen auszutauschen, da das Wetter keine Staatsgrenzen kennt.
Die Harmonisierung internationaler Fragen im Zusammenhang mit der Anwendung von Weltraumsystemen in der Wettervorhersage liegt in der Verantwortung der Koordinierungsgruppe für meteorologische Satelliten innerhalb der WMO. Die gemeinsame Nutzung von Satellitenwettersystemen begann bereits in den 1970er Jahren. Die Koordination in diesem Bereich ist jetzt besonders wichtig. Schließlich umfasst die internationale Konstellation meteorologischer Satelliten im geostationären Orbit Raumfahrzeuge aus vielen Ländern: den Vereinigten Staaten, europäischen Ländern, Russland, Indien, China, Japan und Südkorea.
Aussichten der Weltraumtechnik in der Meteorologie
Moderne Wettersatelliten sind Teil des globalen Erdfernerkundungssystems und haben als solche ernsthafte Entwicklungsperspektiven.
Erstens ist geplant, ihre Beteiligung an der Überwachung von Naturgefahren, Naturkatastrophen und gefährlichen Phänomenen sowie an der Vorhersage des langfristigen Klimawandels auszuweiten. Zweitens sollten die meteorologischen Satelliten der Erde natürlich zunehmend als Werkzeuge genutzt werden, um Erkenntnisse über die Vorgänge in der Atmosphäre und Hydrosphäre sowie über den Zustand des Erdmagnetfelds zu gewinnen, sowohl von anwendungsbezogenem als auch von grundlagenwissenschaftlichem Wert.
