Новый спутник npp продолжит комплексное наблюдение за землей

      Комментарии к записи Новый спутник npp продолжит комплексное наблюдение за землей отключены

Новый спутник npp продолжит комплексное наблюдение за землей

Б. А. Дворкин

28 октября 2011 г. американское космическое агентство NASA вывело на орбиту спутник дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ) нового поколения NPP (NPOESS Preparatory Project).

Космический аппарат планируется применять для исследования и краткосрочного прогнозирования погоды климатических процессов. Спутник будет собирать информацию об энергетическом балансе планеты, температуре, состоянии озонового слоя, загрязнении воздуха, и следить за ледовым покровом Антарктики и Арктики, растительностью и экстремальными погодными явлениями.

В последние десятилетия американское космическое агентство NASA запустило целую серию спутников, каковые разрешают вести безграничные наблюдения Почвы из космоса. Эти спутники дружно составляют совокупность EOS (Earth Observing System). Но космические аппараты EOS по большей части уже выработали собственный ресурс, исходя из этого им на смену готовится новая генерация полярно-орбитальных спутников, каковые планируется запустить в рамках программы JPSS (Joint Polar Satellite System; прежнее ее наименование NPOESS — National Polarorbiting Operational Environmental Satellite System). Совокупность JPSS начнет полностью разворачиваться в 2015 г.

Двухтонный спутник NPP (рис. 1) является своеобразным мостиком между программами EOS и JPSS. С высоты орбиты 824 км он проводит съемку поверхности Почвы фактически ежедневно.

Рис. 1. Спутник NPP

Эти со спутника NPP передаются на наземный комплекс, расположенный на норвежском архипелаге Шпицберген, и на корпоративные станции приема в настоящем режиме времени. Помимо этого, доступ к переданным на Шпицберген данным вероятен по сети Интернет.

Спутник оснащен пятью разными инструментами: для измерения температуры, давления и влажности воздуха ATMS и CrIS; для сбора информации о вертикальном и горизонтальном распространении озона в воздухе OMPS; для изучения электромагнитного излучения CERES; усовершенствованный аналог популярного сенсора MODIS радиометр VIIRS.

Все инструменты являются усовершенствованными аналогами устройств, установленных на борту спутников Terra, Aqua и Aura.

ATMS (Advanced Technology Microwave Sounder)

22-канальный пассивный микроволновый радиометр, предназначенный для глобальных профилей влажности и моделей температуры, каковые окажут помощь метеорологам в прогнозировании погоды.

CrIS (Cross-track Infrared Sounder)

Инструмент является интерферометром Майкельсона, что будет отслеживать параметры воздуха, такие, как давление и влажность, что послужит увеличению достоверности кратковременных и долговременных прогнозов погоды.

OMPS (Ozone Mapping and Profiler Suite)

Инструмент совмещает в себе усовершенствованный сенсор, предназначенный для долговременного постоянного накопления данных из космоса о количестве озона.

CERES (Clouds and the Earth’s Radiant Energy System)

3-канальный радиометр CERES, предназначенный для измерения отраженной солнечной радиации, излучения суммарной радиации и земной поверхности, будет осуществлять мониторинг природных и антропогенных действий на неспециализированное тепловое излучение Почвы.

VIIRS (Visible/Infrared Imaging Radiometer Suite)

Особенный интерес для съемки земной поверхности воображает сенсор VIIRS. Остановимся подробнее на его описании.

22-х канальный сканирующий радиометр VIIRS проводит съемку Почвы в видимом и инфракрасном диапазонах, и ведет радиометрические измерения земной поверхности, атмосферы, океанов и криосферы. Он расширит и улучшит возможности измерений и наблюдений, каковые на данный момент ведутся посредством радиометров AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer; установлен на спутнике MetOp-A и других метеоспутниках NOAA) и MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer; установлен на спутниках Aqua и Terra).

Эти VIIRS употребляются для атмосферных параметров аэрозолей и измерения облачности, температуры океанической и земной поверхности, цвета океанов, для наблюдения за их температурой и движением льдов, пожарами и альбедо Почвы. Климатологи будут применять эти VIIRS для улучшения понимания процессов глобального трансформации климата. Ширина полосы съемки VIIRS 3000 км, пространственное разрешение от 400 м в надире до 800 м на краях полосы съемки.

VIIRS и изучение Мирового океана. Радиометрические и точные спутниковые океанические измерения цветовой насыщенности температуры и океанов поверхности воды были в первый раз совершены спутниками Nimbus-7 (инструмент CZCS—Coastal Zone Color Scanner) и NOAA-7 (инструмент AVHRR), запущенными соответственно в 1978 и 1981 гг. Последующие наблюдения посредством устройств SeaWiFS (Sea-viewing Wide Field-ofview Sensor) и MODIS продолжили последовательность точных наблюдений за этими и другими параметрами, расширив информацию о спектральных чертях за счет улучшенной повышения качества и калибровки инструментов методов обработки данных.

Как и MODIS, VIIRS снабжает данными о параметрах океанов, атмосферы и земной поверхности исследовательские и прикладные своевременные работы. Спектральный диапазон VIIRS разрешает приобретать эти, подобные SeaWiFS и SST (Sea Surface Temperature — обычный продукт MODIS).

Двухдневная вторичная съемка — одно из главных требований при наблюдении за углекислым газом и экологией океанов, по причине того, что концентрация морского фитопланктона очень изменчива, в особенности в прибрежных территориях.

Улучшенное пространственное разрешение VIIRS снабжает вдвое больший охват съемкой, чем MODIS и SeaWiFS, что есть значительным шагом вперед для изучений прибрежных территорий в целом и устьев рек в частности. Радиометр VIIRS имеет кроме этого коротковолновый инфракрасный канал, что может употребляться при съемке замутненных вод.

Измерение концентрации пигмента, прозрачности воды, взвешенных других параметров и частиц в прибрежных районах имеет ответственное значение для ответа задач в разных областях, в частности в рыбном хозяйстве, военно-морской сфере. Особые задачи, каковые VIIRS окажет помощь решить, включают своевременный прогноз вредоносного цветения водорослей в Мексиканском заливе, обнаружение областей с высоким риском смерти кораллов, которая связана с температурными колебаниями, оценку влияния климата на рыбные ресурсы, здоровья экосистем и оценку продуктивности в побережных зонах и океанических бассейнах.

Помимо этого, правильные оценки температуры поверхности воды (SST) имеют ответственное значение для ответа многих задач, таких, к примеру, как предсказание ураганов. Эти SST VIIRS будут употребляться для продолжения десятилетнего последовательности глобальных наблюдений, начатых AVHRR, MODIS и другими сенсорами, что очень принципиально важно для изучений трансформации климата.

Помимо этого, эти SST сенсора VIIRS будут употребляться при моделировании глобальных и региональных океанических процессов, а также для прогнозирования течений.

VIIRS и наблюдения за облачностью. Тучи покрывают около 70% планеты каждый день. Они воздействуют на количество солнечного света, достигающего поверхности, и регулируют количество излучаемой в космическое пространство солнечной и тепловой энергии.

С 1980-хгг. полярно-орбитальные метеорологические спутники ведут постоянную съемку в разных длинах волн чтобы получить информацию об облачности в глобальном масштабе. Они смогут определять высоту верхней границы туч, термодинамическое состояние (водяные либо ледяные частицы), делать оценку микрофизических и оптических особенностей, каковые являются индикатором количества воды либо льда в облачном слое.

Информацию об облачности, полученные инструментами VIIRS и CrIS, помогают для ответа громадного спектра задач. К примеру, информация об облачности нужна производителям энергии от солнечных батарей для оптимизации их работы. Информация об облачности все чаще употребляется для кратковременного прогнозировании текущей моделирования и погоды климатических процессов, для определения возможности осадков и негативных погодных условий.

Потому, что создание таких моделей требует, дабы продукты были дешёвы сразу после получения данных, обработка этих разрешённых должна быть своевременной и действенной. Помимо этого, информацию об облачности употребляются для построения климатических моделей, и для этого необходимы последовательности наблюдений за десятилетия.

Исторически сложилось так, что данные об облачности поставлял радиометр AVHRR и инфракрасный радар HIRS (High resolution InfraRed Sounder). Спутники NASA Aqua и Terra предоставляют такие эти посредством сенсора MODIS и радара AIRS (Atmospheric Infrared Sounder). Со временем разработка, лежащая в базе этих устройств совершенствовалась, и им на смену пришли VIIRS и CrIS.

VIIRS будет предоставлять данные об тучах аэрозольных частицах и о земной поверхности с пространственным разрешением около 750 м для большинства спектральных каналов. Спектральный диапазон данных VIIRS включает в себя промежуток от ультрафиолетовых волн (0,45 мкм) до инфракрасных (12 мкм).

CrIS — гиперспектральный (более 1000 спектральных каналов) сенсор, что предоставит дополнительную данные об тучах, в особенности в полярных районах.

VIIRS и наблюдения за земной поверхностью. VIIRS продолжит наблюдения за земной поверхностью, начатые радиометрами AVHRR и MODIS, значительно улучшив их параметры. Значимость этих совокупностей содержится в постоянной ежедневной съемке Почвы в течении долгого времени, эти которой употребляются для мониторинга и описания земной поверхности от регионального до глобального уровня.

MODIS снабжает новый подход к дистанционному зондированию Почвы из космоса с низким пространственным разрешением. Эта тенденция не будет прекращена с применением сенсора VIIRS. Не смотря на то, что главная задача инструмента VIIRS содержится в удовлетворении потребностей метеорологов, бoльшая часть возможностей MODIS для наблюдения за земной поверхностью сохранена.

Возможно выделить четыре главные области применения данных VIIRS: энергетический и водный балансы; наблюдение за растительным покровом; земельные ресурсы и земплепользование; криосфера.

Наблюдение за энергетическим и водным балансом включает измерение альбедо поверхности, фотосинтетически активной радиации, температуры земной поверхности, суммарного испарения и т. д. Эти сведенья употребляются при создании и климатических исследованиях гидрологических моделей.

Согласно данным, приобретаемым с сенсора VIIRS, будут поставляться продукты для наблюдения за динамикой трансформации растительности, а также за фенологией, такие, как Vegetation Index (Вегетационный индекс), Leaf Water Content (Содержание воды в страницах) и Leaf Area Index (LAI; Индекс листовой поверхности). Эти продукты употребляются для глобальных моделей динамики растительности, содержания углекислого газа, сельскохозяйственного производства.

Изучение почвенно-растительного покрова обеспечат продукты Land Cover (Почвенно-растительный покров) и Fire (Пожары). Упомянутые выше продукты также будут употребляться в качестве главного источника данных для климатических моделей, количественной оценки нарушений растительного покрова, моделирования вредных выбросов в следствии сгорания биомассы.

Для изучения крио-сферы предусмотрены продукты Snow (Снег) и Ice (Лед), каковые разрешают вести наблюдения за сезонной изменчивостью снежного и ледового (как наземного, так и морского) покровов, и предоставлять эти для построения гидрологических моделей. Список продуктов на базе VIIRS, каковые будут дешёвы пользователям, приведен в табл. 1.

Таблица 1. Список информационных продуктов сенсора VIIRS спутника NPP

Оценивая планируемые своевременные продукты наблюдения за земной поверхностью, каковые будут создаваться на базе данных VIIRS (Environmental Data Records), разработчики предполагают, что для научных изучений пригодятся новые и усовершенствованные продукты. Для этого обобщается опыт применения данных MODIS. Эти VIIRS будут дополнять эти MODIS, касающиеся качества воздуха и мониторинга пожаров, сельскохозяйственного мониторинга, создания моделей содержания углекислого газа, наводнений, картографирования морских льдов. При подготовке статьи использованы материалы веб-сайтов NASA (jointmission.gsfc.nasa.gov), NOAA и др.(www. nesdis.noaa.gov/jpss)

В США запущен спутник для наблюдения за Солнцем и атмосферой Земли


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: