Un satélite meteorológico es un tipo de satélite que se utiliza principalmente para monitorear el tiempo y el clima de la Tierra. Los satélites pueden estar en órbita polar (cubriendo toda la Tierra de forma asincrónica) o geoestacionarios (sobrevolando el mismo punto en el ecuador ). [1]
Si bien se utilizan principalmente para detectar el desarrollo y el movimiento de los sistemas de tormentas y otros patrones de nubes, los satélites meteorológicos también pueden detectar otros fenómenos como las luces de la ciudad, los incendios, los efectos de la contaminación, las auroras , las tormentas de arena y polvo , la capa de nieve, el mapeo de hielo, los límites de corrientes oceánicas y flujos de energía. Otros tipos de información medioambiental se recopilan mediante satélites meteorológicos. Las imágenes de los satélites meteorológicos ayudaron a monitorear la nube de cenizas volcánicas del Monte St. Helens y la actividad de otros volcanes como el Monte Etna . [2] El humo de los incendios en el oeste de los Estados Unidos, como Colorado yUtah también ha sido monitoreado.
El Niño y sus efectos sobre el clima se monitorean diariamente a partir de imágenes de satélite. El agujero de ozono de la Antártida se mapea a partir de datos de satélites meteorológicos. En conjunto, los satélites meteorológicos de EE. UU., Europa, India, China, Rusia y Japón proporcionan observaciones casi continuas para una vigilancia meteorológica mundial.
Historia
Ya en 1946, se estaba desarrollando la idea de cámaras en órbita para observar el clima. Esto se debió a la escasa cobertura de observación de datos y al gasto de usar cámaras en la nube en los cohetes. En 1958, se crearon los primeros prototipos de TIROS y Vanguard (desarrollados por el Army Signal Corps). [3] El primer satélite meteorológico, Vanguard 2 , fue lanzado el 17 de febrero de 1959. [4] Fue diseñado para medir la cobertura de nubes y la resistencia, pero un eje de rotación pobre y su órbita elíptica le impidieron recolectar una cantidad notable de datos útiles. Los satélites Explorer VI y VII también contenían experimentos relacionados con el clima. [3]
El primer satélite meteorológico que se consideró un éxito fue TIROS-1 , lanzado por la NASA el 1 de abril de 1960. [5] TIROS operó durante 78 días y demostró ser mucho más exitoso que el Vanguard 2. TIROS abrió el camino para el programa Nimbus. , cuya tecnología y hallazgos son el legado de la mayoría de los satélites de observación de la Tierra que la NASA y la NOAA han lanzado desde entonces. A partir del satélite Nimbus 3 en 1969, la información de temperatura a través de la columna troposférica comenzó a ser recuperada por satélites del Atlántico este y la mayor parte del Océano Pacífico, lo que condujo a mejoras significativas en los pronósticos meteorológicos . [6]
Los satélites en órbita polar ESSA y NOAA siguieron su ejemplo desde finales de la década de 1960 en adelante. Siguieron los satélites geoestacionarios, comenzando con las series ATS y SMS a fines de la década de 1960 y principios de la de 1970, y luego continuando con la serie GOES desde la década de 1970 en adelante. Los satélites en órbita polar como QuikScat y TRMM comenzaron a transmitir información del viento cerca de la superficie del océano a partir de fines de la década de 1970, con imágenes de microondas que se parecían a pantallas de radar, lo que mejoró significativamente los diagnósticos de la fuerza, la intensificación y la ubicación de los ciclones tropicales durante las décadas de 2000 y 2010. .
Observación
La observación se realiza típicamente a través de diferentes "canales" del espectro electromagnético , en particular, las partes visible e infrarroja .
Algunos de estos canales incluyen: [7] [8]
- Infrarrojo cercano y visible: 0,6-1,6 μm: para registrar la nubosidad durante el día
- Infrarrojos: 3,9 a 7,3 μm (vapor de agua), 8,7 a 13,4 μm (imágenes térmicas)
Espectro visible
Las imágenes de luz visible de los satélites meteorológicos durante las horas del día locales son fáciles de interpretar incluso por la persona promedio; Las nubes, los sistemas de nubes como frentes y tormentas tropicales, lagos, bosques, montañas, hielo de nieve, incendios y contaminación como humo, smog, polvo y neblina son fácilmente evidentes. Incluso el viento puede determinarse mediante patrones de nubes, alineaciones y movimientos a partir de fotografías sucesivas. [9]
Espectro infrarrojo
Las imágenes térmicas o infrarrojas registradas por sensores llamados radiómetros de barrido permiten a un analista capacitado determinar la altura y el tipo de las nubes, calcular las temperaturas de la tierra y del agua superficial y localizar las características de la superficie del océano. Las imágenes satelitales infrarrojas se pueden usar de manera efectiva para ciclones tropicales con un patrón de ojo visible , utilizando la técnica Dvorak , donde la diferencia entre la temperatura del ojo cálido y las cimas de las nubes frías circundantes se puede usar para determinar su intensidad (las cimas de las nubes más frías generalmente indican una tormenta más intensa). [10] Las imágenes infrarrojas representan remolinos o vórtices oceánicos y mapean corrientes como la Corriente del Golfo, que son valiosas para la industria del transporte marítimo. Los pescadores y agricultores están interesados en conocer las temperaturas de la tierra y el agua para proteger sus cultivos de las heladas o aumentar sus capturas en el mar. Incluso se pueden detectar los fenómenos de El Niño. Utilizando técnicas de digitalización en color, las imágenes térmicas sombreadas en gris se pueden convertir a color para identificar más fácilmente la información deseada.
Tipos
Cada satélite meteorológico está diseñado para utilizar una de dos clases diferentes de órbita: órbita geoestacionaria y polar .
Geoestacionario
Los satélites meteorológicos geoestacionarios orbitan la Tierra por encima del ecuador a altitudes de 35.880 km (22.300 millas). Debido a esta órbita , permanecen estacionarios con respecto a la Tierra en rotación y, por lo tanto, pueden registrar o transmitir imágenes de todo el hemisferio que se encuentra debajo de forma continua con sus sensores de luz visible e infrarrojos. Los medios de comunicación utilizan las fotos geoestacionarias en su presentación meteorológica diaria como imágenes individuales o en bucles de películas. Estos también están disponibles en las páginas de pronóstico de la ciudad de www.noaa.gov (por ejemplo, Dallas, TX). [11]
Varias naves espaciales meteorológicas geoestacionarias están en funcionamiento. La serie GOES de Estados Unidos tiene tres en funcionamiento: GOES-15 , GOES-16 y GOES-17 . GOES-16 y-17 permanecen estacionarios sobre los océanos Atlántico y Pacífico, respectivamente. [12] GOES-15 se retirará a principios de julio de 2019. [13]
El satélite meteorológico ruso de nueva generación, Elektro-L No.1, opera a 76 ° E sobre el Océano Índico. Los japoneses tienen el MTSAT -2 ubicado sobre el Pacífico medio a 145 ° E y el Himawari 8 a 140 ° E. Los europeos tienen cuatro en funcionamiento, Meteosat -8 (3,5 ° W) y Meteosat-9 (0 °) sobre el Océano Atlántico y tienen Meteosat-6 (63 ° E) y Meteosat-7 (57,5 ° E) sobre el Océano Índico. . China tiene actualmente cuatro satélites geoestacionarios Fengyun (风云) (FY-2E a 86,5 ° E, FY-2F a 123,5 ° E, FY-2G a 105 ° E y FY-4A a 104,5 ° E) operados. [14] India también opera satélites geoestacionarios llamados INSAT que llevan instrumentos con fines meteorológicos.
Órbita polar
Los satélites meteorológicos en órbita polar rodean la Tierra a una altitud típica de 850 km (530 millas) en una trayectoria de norte a sur (o viceversa), pasando sobre los polos en su vuelo continuo. Los satélites meteorológicos en órbita polar están en órbitas sincronizadas con el sol , lo que significa que pueden observar cualquier lugar de la Tierra y verán cada ubicación dos veces al día con las mismas condiciones generales de iluminación debido al tiempo solar local casi constante . Los satélites meteorológicos en órbita polar ofrecen una resolución mucho mejor que sus homólogos geoestacionarios debido a su proximidad a la Tierra.
Estados Unidos tiene la serie NOAA de satélites meteorológicos en órbita polar, actualmente NOAA-15, NOAA-18 y NOAA-19 ( POES ) y NOAA-20 ( JPSS ). Europa cuenta con los satélites Metop -A, Metop -B y Metop -C operados por EUMETSAT . Rusia tiene la serie de satélites Meteor y RESURS. China tiene FY -3A, 3B y 3C. India también tiene satélites en órbita polar.
DMSP
El Satélite Meteorológico del Departamento de Defensa de los Estados Unidos ( DMSP ) puede "ver" lo mejor de todos los vehículos meteorológicos con su capacidad para detectar objetos casi tan "pequeños" como un enorme petrolero . Además, de todos los satélites meteorológicos en órbita, sólo el DMSP puede "ver" de noche en el visual. Algunas de las fotos más espectaculares han sido grabadas por el sensor visual nocturno; Las luces de la ciudad, los volcanes , los incendios, los rayos, los meteoros , las quemaduras de los campos petrolíferos, así como la Aurora Boreal y la Aurora Australis han sido capturadas por el sensor de luz de luna baja de este vehículo espacial de 450 millas de altura.
Al mismo tiempo, se puede monitorear el uso de energía y el crecimiento de la ciudad, ya que tanto las ciudades principales como las menores, así como las luces de las carreteras, son conspicuas. Esto informa a los astrónomos de la contaminación lumínica . El Blackout de la ciudad de Nueva York de 1977 fue capturado por uno de los vehículos espaciales orbitadores nocturnos DMSP.
Además de monitorear las luces de la ciudad, estas fotos son un activo que salva vidas en la detección y monitoreo de incendios. Los satélites no solo ven los incendios visualmente de día y de noche, sino que los escáneres térmicos e infrarrojos a bordo de estos satélites meteorológicos detectan posibles fuentes de fuego debajo de la superficie de la Tierra donde se produce la combustión sin llama. Una vez que se detecta el fuego, los mismos satélites meteorológicos proporcionan información vital sobre el viento que podría avivar o propagar los incendios. Estas mismas fotos de nubes desde el espacio le dicen al bombero cuándo va a llover.
Algunas de las fotos más dramáticas mostraban los 600 incendios de petróleo de Kuwait que el Ejército de Irak que huía inició el 23 de febrero de 1991. Las fotos nocturnas mostraban enormes destellos que sobrepasaban con creces el brillo de grandes áreas pobladas. Los incendios consumieron millones de galones de petróleo; el último fue rociado el 6 de noviembre de 1991.
Usos
El monitoreo de campos de nieve, especialmente en Sierra Nevada , puede ser útil para que el hidrólogo mantenga un registro de la capa de nieve disponible para la escorrentía vital para las cuencas hidrográficas del oeste de los Estados Unidos. Esta información se obtiene de los satélites existentes de todas las agencias del gobierno de los EE. UU. (Además de las mediciones locales sobre el terreno). Los témpanos de hielo, los paquetes y los icebergs también se pueden localizar y rastrear desde una nave espacial meteorológica.
Incluso la contaminación, ya sea provocada por la naturaleza o por el hombre, se puede identificar. Las fotos visuales e infrarrojas muestran los efectos de la contaminación de sus respectivas áreas en toda la tierra. También se puede detectar la contaminación de aviones y cohetes , así como los rastros de condensación . La información sobre corrientes oceánicas y vientos de bajo nivel obtenida de las fotos espaciales puede ayudar a predecir la cobertura y el movimiento de los derrames oceánicos. Casi todos los veranos, la arena y el polvo del desierto del Sahara en África atraviesan las regiones ecuatoriales del Océano Atlántico. Las fotos de GOES-EAST permiten a los meteorólogos observar, rastrear y pronosticar esta nube de arena. Además de reducir la visibilidad y causar problemas respiratorios, las nubes de arena suprimen la formación de huracanes al modificar el balance de radiación solar de los trópicos. Otras tormentas de polvo en Asia y China continental son comunes y fáciles de detectar y monitorear, con ejemplos recientes de polvo que se mueve a través del Océano Pacífico y llega a América del Norte.
En áreas remotas del mundo con pocos observadores locales, los incendios podrían descontrolarse durante días o incluso semanas y consumir millones de acres antes de que las autoridades sean alertadas. Los satélites meteorológicos pueden ser una gran ventaja en tales situaciones. Las fotos nocturnas también muestran la quema en los campos de gas y petróleo. Los satélites meteorológicos han tomado perfiles de temperatura y humedad atmosférica desde 1969. [15]
Sensores sin imágenes
No todos los satélites meteorológicos son captadores de imágenes directos . Algunos satélites son sondas que toman medidas de un solo píxel a la vez. No tienen resolución espacial horizontal , pero a menudo son capaces de resolver capas atmosféricas verticales . Los sondeos a lo largo de la trayectoria terrestre del satélite aún se pueden cuadricular más tarde para formar mapas .
Ver también
- Satélite de observación de la tierra
- Satélite medioambiental
- Lista de satélites de observación de la Tierra
- Órbita geoestacionaria
- Kosmos 122
- Orbita terrestre baja
- Servicio de radiocomunicaciones meteorológicas por satélite
- Sensores remotos
Referencias
- ^ NESDIS . Satélites. Consultado el 4 de julio de 2008.
- ^ NOAA . Satélites NOAA, científicos monitorean el monte. St. Helens para una posible erupción. Consultado el 4 de julio de 2008.
- ↑ a b Janice Hill (1991). Clima desde arriba: satélites meteorológicos de Estados Unidos . Institución Smithsonian. págs. 4–7. ISBN 978-0-87474-394-4.
- ^ "VANGUARDIA - UNA HISTORIA, CAPÍTULO 12, ÉXITO - Y DESPUÉS" . NASA. Archivado desde el original el 9 de mayo de 2008.
- ^ "Estados Unidos lanza satélite meteorológico de cámara". La abeja de Fresno . AP y UPI . 1 de abril de 1960. págs. 1a, 4a.
- ^ Centro Nacional de Satélites Ambientales (enero de 1970). "SIRS y la previsión meteorológica marina mejorada". Registro meteorológico de los marineros . Administración de Servicios de Ciencias Ambientales. 14 (1): 12-15.
- ^ EUMETSAT - MSG Spectrum Archivado el 28 de noviembre de 2007 en Wayback Machine (PDF)
- ^ EUMETSAT - Carga útil de MFG Archivado el 12 de diciembre de 2012 en archive.today
- ^ AF Hasler, K. Palaniappan, C. Kambhammetu, P. Black, E. Uhlhorn y D. Chesters. Campos de viento de alta resolución dentro del núcleo interno y el ojo de un ciclón tropical maduro de imágenes de 1 minuto del GOES. Consultado el 4 de julio de 2008.
- ^ Chris Landsea . Asunto: H1) ¿Qué es la técnica Dvorak y cómo se utiliza? Consultado el 3 de enero de 2009.
- ^ Servicio, Departamento de Comercio de EE.UU., NOAA, Meteorología Nacional. "Servicio Meteorológico Nacional" .
- ^ Tollefson, Jeff (2 de marzo de 2018). "El último satélite meteorológico de EE. UU. Destaca los desafíos de pronóstico" . Naturaleza . 555 (7695): 154. Bibcode : 2018Natur.555..154T . doi : 10.1038 / d41586-018-02630-w .
- ^ "Transición del GOES-17 a Operaciones │ Serie GOES-R" . www.goes-r.gov . Consultado el 26 de mayo de 2019 .
- ^ "卫星 运行" [Funcionamiento del satélite]. Centro Meteorológico Nacional de Satélites de CMA (en chino). Archivado desde el original el 28 de agosto de 2015.
- ^ Ann K. Cook (julio de 1969). "El equipo revolucionario" (PDF) . ESSA World . Administración de servicios ambientales por satélite: 28–31 . Consultado el 21 de abril de 2012 .
enlaces externos
- Teoría
- Ralph E. Taggard (1994). Manual de satélites meteorológicos (5ª ed.). Newington, CT: Liga de retransmisiones de radio estadounidense . ISBN 978-0-87259-448-7.
- Instituto Cooperativo de Estudios de Satélites Meteorológicos
- Biografía del Dr. Verner Suomi ("padre del satélite geoestacionario")
- Interpretación de imágenes de satélite - Museo virtual de Suomi
- Características físicas de los satélites meteorológicos geoestacionarios y en órbita polar
- Economía y beneficios sociales de la NOAA de POES
- Datos
- Compuesto casi en tiempo real de una imagen satelital de la Tierra por Intellicast
- Visor de satélites meteorológicos internacionales Visor de satélites meteorológicos geoestacionarios en línea con 2 meses de datos archivados.
- Tierra de noche por la NASA
- EUMETSAT - la Organización Europea para la Explotación de Satélites Meteorológicos
- Investigación sobre la nube y la radiación de NASA Langley Imágenes satelitales archivadas y casi en tiempo real y productos en la nube.
- ISCCP Global ISCCP B1 Browse System (GIBBS) http://www.ncdc.noaa.gov/gibbs/
- Política gubernamental
- Satélites meteorológicos geoestacionarios: Se han realizado progresos, pero es necesario abordar las deficiencias en la programación, la planificación de contingencias y la comunicación con los usuarios: Informe al Comité de Ciencia, Espacio y Tecnología, Oficina de Responsabilidad del Gobierno de la Cámara de Representantes
- Satélites meteorológicos polares: la NOAA identificó formas de mitigar las lagunas de datos, pero los planes y horarios de contingencia requieren más atención: Informe al Comité de Ciencia, Espacio y Tecnología, Oficina de Responsabilidad del Gobierno de la Cámara de Representantes