Uraganai yra viena iš tų gamtos jėgų, kurią visiškai įmanoma užfiksuoti tik naudojant palydovinius vaizdus. Uraganui „Frances“, šiuo metu griaunančiam JAV pakrantės link, ESA „Envisat“ eina geriau, žvalgydamasi per uraganą iš viršaus į apačią, net padėdamas „pamatyti“ po bangomis, kad suplanuotų paslėptas pajėgas, padedančias audrai.
Kai 235 km per valandą vėjas praleido Bahamų salą, Frances šeštadienį kurį laiką leidosi į nusileidimą Floridos pakrantėje. Trys ketvirtadaliai milijono amerikiečių ruošiasi evakuoti savo namus. Laukti ir stebėti Francesą žmonėms gali būti savižudybė, tačiau kosminiai stebėtojai, tokie kaip Envisat, praeina be pavojaus.
„Dėl daugelio„ Envisat “jutiklių galimybių, mes galime per uraganą išpjauti tik vienu palydovu“, - paaiškino Jos? Achache, EKA Žemės stebėjimo programų direktorius.
„Iš tikrųjų Francesas yra atskirtas meteorologų tyrimams. „Envisat“ grąžinti duomenys apima debesų struktūrą ir aukštį uragano viršuje, vėjo ir bangų laukus apačioje, jūros paviršiaus temperatūrą ir net jūros aukščio anomalijas, rodančias viršutines vandenyno šilumines sąlygas, kurios daro įtaką jo intensyvumui. “
Svarbūs procesai vyksta įvairiuose aukščiuose ir įvairiose vietose per uraganą - iš esmės didelę galingą audrą, susitelkusią aplink ypač žemo slėgio zoną.
Stiprūs žemo lygio vėjai ir intensyvių kritulių juostos derinami su stipriu drėgno oro pakilimu ir nutekėjimu didesniame aukštyje, o energija išsiskiria kaip lietaus perkūnija. Iki šiol vienintelis patikimas tokių didelės skiriamosios gebos matavimų skirtinguose aukščiuose šaltinis buvo iš orlaivių, skraidytų tiesiai per uraganą.
„Envisat“ nešioja ir optinius, ir radiolokacinius prietaisus, leidžiančius tyrėjams stebėti aukšto atmosferos debesų struktūrą ir slėgį matomame ir infraraudonųjų spindulių spektre, tuo pačiu metu naudojant radiolokacinį grįžtamąjį ratą, kad būtų galima išmatuoti jūros paviršiaus šiurkštumą ir taip išvesti vėjo laukus. tai.
Tie vėjai, kurie artėja prie žemo slėgio audros, yra tai, kas galiausiai lemia spiralinius debesų modelius, būdingus uraganui.
Floridoje įsikūrę mokslininkai pradėjo naudoti šį unikalų vieno erdvėlaivio instrumentų derinį? vidutinės skiriamosios gebos vaizdo spektrometras (MERIS) ir patobulintas sintetinės apertūros radaras (ASAR)? uragano sezonui įsibėgėjus.
Majamio universiteto Pietryčių atogrąžų atogrąžų nuotolinio stebėjimo centro (CSTARS) antžeminė stotis yra susitarusi įsigyti ASAR ir MERIS duomenis tiesiai iš „Envisat“, o ERS-2 vėjo scatterometro duomenys bus naudojami artimiausioje ateityje. Jų prieiga prie „Envisat“ duomenų atėjo lygiai taip pat, kaip antrasis per mažiau nei mėnesį uraganas krypsta Floridos pakrantės link.
„Naudodamas MERIS ir ASAR,„ Envisat “gali vaizduoti vandenyną ir atmosferą beveik vienu metu, o tai yra labai naudinga galimybė uraganų sezono metu“, - teigė Hansas Graberis, Majamio universiteto taikomosios jūrų fizikos profesorius ir CSTARS vienas iš direktorių.
Nors MERIS grąžina informaciją apie banguojančius debesis viršuje, uraganas, ASAR pradurta tiesiai pro debesis, kad parodytų vėjo sugadintą jūros veidą po audros.
„Konkrečiai kalbant apie Francesą, atrodo, kad uragano akys dabar labai riedėjo iš debesų viršaus, atrodo gana nestabiliai. ASAR atvaizdo informacija turėtų padėti nustatyti jo dydį ir vietą vandenyne“, - sakė Graberis. sakė. „O vėjo laukus aplink akių sienelę galima nustatyti iš ASAR duomenų? dabar viskas, ką turime tęsti, yra matavimai iš uragano medžiotojų lėktuvų, skrendančių tiesiai per audrą “.
CSTARS penktadienį planuoja vienu metu vykdyti MERIS ir ASAR įsigijimus, net jei audra artėja prie numatyto kranto kitą rytą.
„Dabartinė mūsų veikla yra panaši į pasitraukimą? mes tiriame, kaip tai galima panaudoti “, - pridūrė Graberis. „Mūsų galutinis tikslas yra užtikrinti, kad tai veiktų uraganų sezono metu. Turime susitarimą naudoti Kanados kosmoso agentūros radaro duomenis, taip pat turime prieigą prie kitų palydovų išteklių, kad būtų galima greitai apimti paveiktą regioną.
„Čia yra galimybė gauti daug naudingos informacijos, kuri gali padėti JAV nacionaliniam uraganų centrui padidinti jų numatytų uraganų tikslumą ir sumažinti pavojų visuomenei“.
Kitas instrumentas, esantis „Envisat“ laive, naudojamas Frances temperatūrai matuoti tiek vandenyno paviršiuje, tiek aukštyn kylančių debesų aukštyje.
Vandens temperatūra yra pagrindinis energijos rezervuaras, maitinantis „Frances“; kartu su tinkamomis atmosferos sąlygomis, norint susidaryti ir išlaikyti tropinį cikloną, jie turi viršyti 26 ° C. „Envisat“ patobulintas kelio nuskaitymo radiometras (AATSR) veikia kaip kosminis termometras, nustatantis jūros paviršiaus temperatūrą iki trupmenos laipsnio.
Tuo tarpu AATSR taip pat pateikia naudingus atmosferos duomenis, matuojant uragano debesų viršutinę temperatūrą? kuo aukščiau į atmosferą jie patenka, tuo šaltesni jie yra - ir taip pat lemia jų ledo kiekis.
„Mes sukūrėme bendrą AATSR jūros paviršiaus temperatūros ir debesų viršutinės temperatūros vaizdą, kuris rodo, kad jūros paviršiaus temperatūra rajone yra net 29? C“, - pažymėjo Carstenas Brockmannas iš Vokietijos įmonės „Brockmann Consult“, apdorojančios ir MERIS, ir AATSR uraganą. vaizdai. „Šis dviejų jutiklių derinys suteikia meteorologams daug informacijos, padedančios suprasti uragano dinamiką ir geriau numatyti jo raidą“.
AATSR informaciją galima susieti su MERIS duomenų debesies aukščiu ir raida, kad būtų galima gerai įvertinti uragano kritulių potencialą ir geriau suprasti, kaip tai susiję su bendru jo intensyvumu. Vandens garų kondensatas išskiria latentinę šilumą, kuri sušildo uragano akis. Tai savo ruožtu išgarina daugiau paviršiaus vandens ir tiekia šiluminį variklį, varomą uraganu.
Studijuoja paslėptą gylį, kuris skatina audrą
Šilto vandens šiluminė energija, iš dalies sukelianti uraganą, yra žinoma kaip tropinių ciklonų šilumos potencialas (TCHP).
Vandenyno ypatybės, tokios kaip šiltų šerdžių žiedai, sūkuriai ir Golfo srovė, yra padidėjusio atmosferos šilumos srauto šaltinis, galintis sustiprinti tropinius ciklonus, pavyzdžiui, uraganus.
Šilti vandenys daugelyje šių vandenynų ypatybių gali išsikišti bent 100 metrų po paviršiumi, ty vandenys, kuriuose yra labai didelis šilumos kiekis. Keli uraganai suintensyvėjo, kai jų keliai eina per sūkurinius sūkurius ar kitas šilto vandens mases, turinčias aukštas TCHP reikšmes.
Pavyzdžiui, 1995 m. Uraganas „Opal“ staiga suintensyvėjo Meksikos įlankoje, pravažiavęs per šiltą žiedą, kurio TCHP vertės buvo iki šešių kartų didesnės nei riba, norint išlaikyti tropinį cikloną.
Anksčiau tyrinėtojai, naudodamiesi vien jūros paviršiaus temperatūra, įvertino viršutinių vandenynų šiluminių sąlygų įtaką uragano sustiprėjimui. Problema yra ta, kad jūros paviršiaus temperatūra, matuojama AATSR ar panašiais palydoviniais prietaisais, pati savaime gali neparodyti šių šiltų viršutinio vandenyno ypatybių, ypač vasaros mėnesiais atogrąžų regionuose.
Anksčiau šie viršutinio vandenyno požymiai nebuvo matomi palydoviniais temperatūros jutikliais, nes jie efektyviai maskuojami po labai sekliu ir stabiliu šiltesnio vandens sluoksniu.
Atogrąžų ciklonų vėjo jėgos lengvai sunaikina šį ploną viršutinį sluoksnį, sumaišydami viršutinius vandenis iki 100 metrų gylio, suteikdami atogrąžų ciklonams galimybę absorbuoti vandenyno šiluminę energiją, jei bus tinkamos sąlygos. Dabar TCHP įverčiai, pagrįsti palydoviniais jūros paviršiaus temperatūros ir jūros paviršiaus aukščio stebėjimais, gali aptikti šias savybes.
Tyrėjai Gustavo Goni, Joaquinas Trinanesas ir Peteris Blackas iš JAV Nacionalinės vandenynų ir atmosferos administracijos Atlanto okeanografijos ir meteorologijos laboratorijos (NOAA / AOML) dirba prie šios originalios metodikos, norėdami aptikti šias šilto vandens mases ir apskaičiuoti jų tropinio ciklono šilumos potencialo vertes naudodami keletą palydoviniai jutikliai, įskaitant vieną „Envisat“.
„Šios vandens savybės yra labai svarbios nustatant regionus, kuriuose TCHP yra didelė ir kurie gali prisidėti prie uragano sustiprėjimo?“, - aiškino Goni. Šie regionai, kuriuose aukšta TCHP vertė, suteikia uraganams galimybę absorbuoti daug daugiau šiluminės energijos, jei bendros sąlygos yra tinkamos. Mano tyrimais pasinaudojama tuo, kad šios šilto vandens masės padidina vandenyno aukštį iki 30 cm. Tuomet tokias jūros aukščio anomalijas galima būtų susieti su kosminiu radaro aukščio matuoklio duomenimis. “
Radaro aukščio matuokliai, tokie kaip „Envisat“ esantis prietaisas „Radar Altimeter-2“, kiekvieną sekundę iššauna šimtus radaro impulsų į žemę ir, laikydamiesi jų grįžimo žemyn, nanosekundę gali išmatuoti jūros aukštį maksimaliu dviejų centimetrų tikslumu nuo šimtų kilometrų virš Žemė.
JAV karinio jūrų laivyno tyrimų laboratorija (NRL) derina „Envisat RA-2“ duomenis su duomenimis iš panašių radiolokacinių aukščio matuoklių, esančių „Jason-1“ ir GFO palydovuose, kad padidintų bendrą tikslumą ir erdvinį bei laiko aprėptį, sudarydama šaltinį altimetrijos gaminiams, kurie savo ruožtu sudaro NOAA / AOML sudarytų tropinių ciklonų šilumos potencialo žemėlapių, vaizduojančių viršutines vandenyno šilumines sąlygas, pagrindas, parodytas čia iki šiol uragano Frances tako atžvilgiu.
„Šiuo metu šį produktą naudoju tik tyrimų tikslais, suteikdamas geresnį supratimą apie uragano gyvenimą. Tačiau analogiški produktai yra gaminami ir naudojami prognozuoti Nacionaliniame uraganų centre “, - padarė išvadą Goni.
Aukščio matuokliais pagrįstus vėjo greičio ir bangų aukščio produktus taip pat platina prancūzų įmonė „Collecte Localization Satellites“ (CLS) ir jie gali atskleisti jūros paviršiaus ypatybes, susijusias su uraganų buvimu.
Bus atskleisti „Envisat“ rezultatai
2002 m. Kovo mėn. Pasirodęs ESA palydovas „Envisat“ yra ypač galinga priemonė stebėti mūsų pasaulio būklę ir žmogaus veiklos įtaką. „Envisat“ turi dešimt modernių prietaisų, skirtų stebėti ir stebėti Žemės atmosferą, sausumą, vandenynus ir ledo dangus, išlaikant tęstinumą 1991 m. Pradėtose Agentūros ERS misijose.
Po dvejų su puse metų orbitoje daugiau nei 700 mokslininkų iš 50 šalių ketina susitikti specialiame simpoziume Zalcburge, Austrijoje, kad apžvelgtų ir aptartų ankstyvuosius palydovų rezultatus ir pristatytų savo tyrimų veiklą, paremtą „Envisat“ duomenimis.
Nuo pirmadienio vyksiantis „Envisat“ simpoziumas bus skirtas beveik visoms Žemės mokslo sritims, įskaitant atmosferos chemiją, pakrančių tyrimus, radarą ir interferometriją, vėjus ir bangas, augmeniją ir žemės ūkį, nuošliaužas, gamtos pavojus, oro taršą, vandenyno spalvą, naftos išsiliejimus ir ledą. .
Simpoziume pristatoma daugiau kaip 650 pranešimų, kuriuos atrinko recenzentai. Pristatymai apims naftos išsiliejimo „Prestige“ rezultatus, praėjusių metų miškų gaisrus Portugalijoje, Elbės potvynį 2002 m., Antarkties ozono skylės evoliuciją, Bam žemės drebėjimą ir taršą Europoje.
ESA parodų zonoje per savaitę planuojama surengti daugybę demonstracijų. Taip pat planuojamas pramoninio konsorciumo eksponatas, jungtinė EKA ir Europos Komisijos pasaulinė aplinkos ir saugumo stebėsenos (GMES) iniciatyva.
Originalus šaltinis: ESA naujienų leidinys
