Orkaanid on üks neist loodusjõududest, mida saab täielikult jäädvustada ainult satelliidipiltide abil. Praegu Ameerika Ühendriikide ranniku poole müriseva orkaani Frances jaoks läheb ESA Envisatil paremini, vaadates orkaani ülalt alla, aidates isegi lainete all "näha", et kaardistada tormiga varjatud jõud.
Kuna tema 235 km / h tuuled möödusid Bahama saartest, suundus Frances mõnda aega laupäeval Florida rannikule maabuma ja kolmveerand miljonist ameeriklasest on oma kodude evakueerimise protsessis. Francesi ootamine ja valvamine võib olla inimestele enesetapp, kuid sellised kosmosevaatlejad nagu Envisat jälgivad selle läbimist ohutult.
"Envisati mitme anduri võimaluste tõttu saame orkaani sirutada vaid ühe satelliidiga," selgitas Jos? Achache, ESA maavaatlusprogrammide direktor.
„Tegelikult on Frances meteoroloogide uurimiseks eraldatud. Envisat tagastatud andmed hõlmavad pilvede struktuuri ja orkaani tipus kõrgust, tuule- ja laineväljade põhjas, merepinna temperatuuri ja isegi merekõrguse anomaaliaid, mis osutavad ookeani ülaosa termilistele tingimustele, mis mõjutavad selle intensiivsust. ”
Olulised protsessid toimuvad orkaani jooksul erinevatel kõrgustel ja erinevates kohtades - põhimõtteliselt suur võimas torm, mille keskpunkt on äärmiselt madala rõhuga tsoon.
Tugev madala tuulega tuul ja intensiivsete sademete sagedusribad kombineeruvad tugevama tõusude ja niiske õhu väljavooluga kõrgematel kõrgustel, energia vabaneb vihmaste äikesetormidena. Siiani oli selliste kõrgresolutsiooniga mõõtmiste ainus usaldusväärne allikas erinevatel kõrgustel otse orkaani kaudu lennutatud lennukitest.
Envisat kannab nii optilisi kui ka radarinstrumente, võimaldades teadlastel jälgida atmosfääri kõrge atmosfääri pilvistruktuuri ja rõhku nähtava ja infrapuna spektris, kasutades samal ajal mereradade kareduse mõõtmiseks radari tagasiulatuvust ja tuletamaks tuuleväljad pisut üle selle seda.
Need tuuled, mis tormi madalrõhkkonnas silmitsevad, määravad lõppkokkuvõttes orkaanile iseloomulikud spiraalsed pilvemustrid.
Florida päritolu teadlased on hakanud ära kasutama seda ainulaadset ühe kosmoselaeva instrumentide kombinatsiooni? keskmise eraldusvõimega pildispektromeeter (MERIS) ja täiustatud sünteetilise ava radar (ASAR)? kui orkaanihooaeg saab täies hoos.
Miami ülikooli kaguosa troopilise täiustatud kaugseirekeskuse (CSTARS) maajaam on sõlminud lepingu ASAR- ja MERIS-andmete hankimiseks otse Envisatist koos ERS-2 tuulehajumise mõõturi andmetega, mida lähitulevikus jälgida. Nende juurdepääs Envisat andmetele on tulnud just siis, kui vähem kui kuu aja pärast teine orkaan suubub Florida ranniku poole.
“MERISi ja ASAR-i abil saab Envisat kujutleda nii ookeani kui ka atmosfääri üsna üheaegselt, mis on orkaanihooajal väga kasulik võime,” ütles Miami ülikooli rakendusliku merefüüsika professor ja CSTARSi kaasesimees Hans Graber.
Kui MERIS tagastab detaili orkaani tipus olevate keerduvate pilvede kohta, tungib ASAR läbi pilvede, et näidata tormi all mere poolt tuule käes vaevatud nägu.
"Täpsemalt Francesi osas tundub, et orkaani silm veereb praegu pilvede ülaosast palju, nähes üsna ebastabiilne, peaks ASAR-pildi teave aitama selle suurust ja asukohta ookeanil lokaliseerida," ütles Graber ütles. “Ja silma seina ümbritsevaid tuulevälju saab tuletada ASAR-i andmetest? praegu peame kõik edasi minema mõõtmistega orkaani jahimeeste lennukitelt, mis tormi kohal otse lendavad. ”
Samaaegsed MERISe ja ASARi omandamised on CSTARSi poolt kavandatud reedeks, isegi kui torm jõuab järgmisel hommikul ennustatud maabumiskohale lähemale.
„Meie praegune tegevus on varjatud eeskujul? uurime, kuidas seda saaks kasutada, ”lisas Graber. „Meie lõppeesmärk on saada see toimima orkaanihooajal. Kanada kosmoseagentuuri radariandmeid on meil vaja kasutada ja ka mõjutatud piirkonna pikaajaliseks katmiseks on meil juurdepääs teistele satelliidiressurssidele.
"Võimalus on hankida suurel hulgal kasulikku teavet, mis aitab USA Riiklikul orkaanikeskusel suurendada nende orkaanide ennustamise täpsust ja vähendada ohtu üldsusele."
Veel ühte Envisati pardal olevat seadet kasutatakse Francise temperatuuri mõõtmiseks nii ookeani pinnalt kui ka selle kõrguvate pilvede kõrguselt.
Vee temperatuurid on peamine Francesit toitev energiamahuti; koos õigete atmosfääritingimustega peavad nad troopilise tsükloni moodustamiseks ja säilitamiseks ületama 26 ° C. Envisat's Advanced Along Track Skaneerimise Radiomeeter (AATSR) töötab nagu kosmosepõhine termomeeter, saades merepinna temperatuuri murdosa täpsusega.
Samal ajal tagastab AATSR ka kasulikke atmosfääri andmeid, mõõtes orkaani pilvede tipu temperatuuri? mida kõrgemale atmosfääri nad ulatuvad, seda külmemad nad on - ja tuletavad ka nende jääsisalduse.
"Koostasime AATSR-i merepinna temperatuuri ja pilvetemperatuuri kombineeritud pildi, mis näitab, et merepinna temperatuur on selles piirkonnas koguni 29 ° C," meenutas Carsten Brockmann Saksa firmas Brockmann Consult, mis töötleb nii MERISe kui ka AATSRi orkaani. kujundlikkus. "See kahe anduriga kombinatsioon annab meteoroloogidele palju teavet, mis aitab neil mõista orkaani dünaamikat ja paremini ennustada selle arengut."
AATSR-i teavet saab seostada MERISe andmepilve kõrguse ja arenguga, et saada hea hinnang orkaani sademete potentsiaalile ja paremini mõista, kuidas see on seotud selle üldise intensiivsusega. Veeauru kondenseerumisel eraldub latentne kuumus, mis soojendab orkaani silmaümbrust. See aurustab omakorda rohkem pinnavett ja toidab orkaani tootvat soojusmootorit.
Tormi õhutavate varjatud sügavuste uurimine
Sooja vee soojusenergiat, mis osaliselt orkaani annab, nimetatakse troopilise tsükloni soojuspotentsiaaliks (TCHP).
Ookeanilised tunnused, nagu soojad tuumarõngad, keerised ja Golfi hoovus, kujutavad endast atmosfääri suurenenud soojusvoogude allikat, mis võib põhjustada troopiliste tsüklonite, näiteks orkaanide tugevnemist.
Soe vesi võib paljudes neist ookeanilistest tunnustest ulatuda vähemalt 100 meetrini maapinnast, esindades väga kõrge soojusisaldusega vett. Mitmed orkaanid on intensiivistunud, kui nende rajad läbivad pööriseid või muid sooja vee masse, millel on kõrge TCHP väärtus.
Näiteks tugevnes orkaan Opal 1995. aastal ootamatult Mehhiko lahes pärast sooja ringi ületamist, mille TCHP väärtus oli troopilise tsükloni püsimiseks kümnekordne.
Varem kasutasid teadlased üksi mere pinnatemperatuuri, et hinnata ookeani ülaosa termiliste tingimuste rolli orkaani intensiivistumisel. Selle probleemiks on see, et AATSR-i või muude võrreldavate satelliidiinstrumentide abil mõõdetud merepinna temperatuur ei pruugi iseenesest näidata neid sooje ülemise ookeani tunnuseid, eriti troopiliste piirkondade suvekuudel.
Varem on need ookeani ülaosa omadused satelliidipõhiste temperatuuriandurite poolt märkamata jäänud, kuna need on efektiivselt maskeeritud väga madala ja püsiva soojema veekihi all.
Troopiliste tsüklonite tuulejõud hävitavad selle õhukese ülemise kihi kergesti, segades ülemised veed sügavusele, mis võib ulatuda 100 meetrini, andes troopilistele tsüklonitele võimaluse ookeani soojusenergia absorbeerimiseks, kui tingimused on sobivad. Nüüd suudavad TCHP hinnangud, mis põhinevad merepinna temperatuuri ja merepinna kõrguse satelliitvaatlustel, neid tunnuseid tuvastada.
Teadlased Gustavo Goni, Joaquin Trinanes ja Peter Black USA Riikliku Ookeani ja Atmosfääri Administratsiooni Atlandi okeanograafia ja meteoroloogia laborist (NOAA / AOML) töötavad selle originaalse metoodika kallal, et tuvastada need soojad veemassid ja arvutada nende troopilise tsükloni soojuspotentsiaali väärtused, kasutades mitut satelliitsensorid, sealhulgas üks Envisatis.
"Need vee omadused on kriitilise tähtsusega kõrgete TCHP väärtustega piirkondade tuvastamisel, mis võivad aidata kaasa orkaani intensiivistumisele?" Selgitas Goni. Need kõrgete TCHP väärtustega piirkonnad annavad orkaanidele võimaluse absorbeerida palju rohkem soojusenergiat, kui üldised tingimused on sobivad. Minu uurimistöös on ära kasutatud asjaolu, et need soojad veemassid põhjustavad ookeani kõrguse tõusu kuni 30 cm ülespoole. Selliseid merekõrguse kõrvalekaldeid saab seejärel kaardistada kosmosepõhiste radari kõrgusemõõturi andmetega. ”
Radari kõrgusmõõturid, näiteks Envisatis asuv seade Radar Altimeter-2, lasevad igal sekundil sadu radarimpulsse alla Maa ja nanosekundi allapoole tagasi jõudmise abil saab merekõrgust mõõta maksimaalselt kahe sentimeetri täpsusega sadadest kilomeetritest eespool. Maa.
USA mereväe teaduslabor (NRL) ühendab Envisat RA-2 andmed Jason-1 ja GFO satelliitide pardal asuvate sarnaste radarikõrgusemõõtjate andmetega, et suurendada üldist täpsust ning ruumilist ja ajalist katvust, moodustades allika kõrguse mõõtmise toodetele, mis omakorda moodustavad NOAA / AOML-i toodetud troopilise tsükloni soojuspotentsiaali kaartide alus, mis kujutavad ookeani ülaosa termilisi tingimusi, mis on siin siiani kaetud orkaani Frances 'rajaga.
„Praegu kasutan seda toodet ainult teaduseesmärkidel, pakkudes paremat arusaama orkaani elust. Kuid analoogseid tooteid toodetakse ja kasutatakse prognoosimiseks operatiivselt ka Rahvuslikus orkaanikeskuses “, lõpetas Goni.
Altimeetril põhinevaid tuulekiiruse ja lainekõrguse tooteid levitab ka Prantsuse firma Collecte Localization Satellites (CLS) ning need võivad paljastada orkaanide esinemisega seotud merepinna tunnuseid.
Envisat tulemused avalikustatakse
2002. aasta märtsis käivitatud ESA satelliit Envisat on äärmiselt võimas vahend meie maailma olukorra ja inimtegevuse mõju jälgimiseks. Envisatil on kümme keerukat instrumenti, mis võimaldavad jälgida ja jälgida Maa atmosfääri, maismaad, ookeane ja jääkestasid, säilitades järjepidevuse agentuuri 1991. aastal alustatud ERS-missioonidega.
Pärast kaks ja pool aastat orbiidil kohtuvad enam kui 700 teadlast 50 riigist Austrias Salzburgis spetsiaalsel sümpoosionil, et üle vaadata ja arutada satelliitide varasemaid tulemusi ning tutvustada Enviseti andmetel oma uurimistegevust.
Esmaspäevast alates käsitletakse Envisati sümpoosionil peaaegu kõiki maateaduste valdkondi, sealhulgas atmosfääri keemia, rannikuuuringud, radarid ja interferomeetria, tuuled ja lained, taimestik ja põllumajandus, maalihked, looduslikud ohud, õhusaaste, ookeani värv, naftareostus ja jää .
Sümpoosionil on üle 650 ettekande, mis on valitud vastastikuse eksperdihinnangu põhjal. Ettekanded hõlmavad tulemusi Prestige'i naftareostuse, eelmise aasta metsatulekahjude kohta Portugalis, 2002. aastal üleujutatud Elbe, Antarktika osooniaugu arengu, Bami maavärina ja reostuse kohta Euroopas.
ESA näituste piirkonnas on nädala jooksul kavandatud arvukalt meeleavaldusi. Samuti on kavandatud ESA ja Euroopa Komisjoni globaalse keskkonna- ja turvaseire (GMES) algatuse tööstuskonsortsium.
Algne allikas: ESA pressiteade
