Урагани - одна з тих сил природи, яку можна повністю захопити лише супутниковими знімками. Для урагану Френсіс, який зараз гріє до узбережжя Сполучених Штатів, Енвісат ESA йде на краще, вдивляючись через ураган зверху вниз, навіть допомагаючи "бачити" під хвилями, щоб відобразити приховані сили, що живлять у штормі.
Коли його вітри з 235 км на годину проходили через Багамські острови, Френсіс деякий час у суботу прямував до висадки на узбережжі Флориди, і три чверті мільйона американців знаходяться в процесі евакуації своїх будинків. Чекати і спостерігати за Френсісом може бути самогубством для людей, але космічні спостерігачі, такі як Envisat, спостерігають за його проходженням без небезпеки.
"Через можливості мультисенсорів Envisat, ми можемо пробити через ураган лише один супутник", - пояснив Джос? Achache, директор ESA з програм спостереження Землі.
"Ефективно Френсіс розбирається для вивчення метеорологів. Дані, повернені Envisat, включають структуру та висоту хмар на вершині урагану, вітрові та хвильові поля на дні, температуру поверхні моря та навіть аномалії висоти моря, що свідчать про теплові умови верхнього океану, що впливають на його інтенсивність. "
Важливі процеси відбуваються на діапазоні висот та місцях у всьому урагані - в основному велика потужна буря, зосереджена навколо зони надзвичайно низького тиску.
Сильні поверхневі вітри низького рівня та смуги сильних опадів поєднуються з сильними підняттями та відтоками вологого повітря на більш високій висоті, енергія виділяється у вигляді дощових гроз. Досі єдиним надійним джерелом таких вимірювань високої роздільної здатності на різних висотах було літаки, що пролітали безпосередньо через ураган.
Envisat має як оптичні, так і радіолокаційні прилади, що дозволяє дослідникам спостерігати структуру та тиск у високій атмосфері у видимому та інфрачервоному спектрах, тоді як приблизно в той самий час використовуючи радіолокаційну схему для вимірювання шорсткості морської поверхні і таким чином отримувати вітрові поля трохи більше це.
Ті вітри, що сходяться на оку шторму низького тиску, - це, в кінцевому рахунку, визначає спіральні хмари, характерні для урагану.
Вчені з Флориди почали користуватися цією унікальною комбінацією приладів однокосмічних апаратів? Спектрометр візуалізації середньої роздільної здатності (MERIS) та вдосконалений радар синтетичної діафрагми (ASAR)? як сезон ураганів у самому розпалі.
У наземній станції Центру Університету Майамі для розширеного дистанційного зондування Південно-Східної Тропіки (CSTARS) є угода на придбання даних ASAR та MERIS безпосередньо від Envisat, і найближчим часом буде встановлено дані про розсіювання вітру ERS-2. Їх доступ до даних Envisat стався так само, як другий ураган менш ніж за місяць прямує до узбережжя Флориди.
"За допомогою MERIS та ASAR Envisat може одночасно зображувати океан та атмосферу, що є дуже корисною здатністю під час сезону ураганів", - сказав Ганс Грабер, професор прикладної фізики моря в Маяміському університеті та співрежисер CSTARS.
У той час як MERIS повертає деталі на завихрених хмарах на вершині урагану, ASAR пронизує прямо через хмари, щоб показати вітряне обличчя моря під штормом.
"Зокрема, що стосується Френсіса, очей ураган, здається, зараз котиться з верхів'я хмар, виглядає досить нестабільним. Інформація із зображення ASAR повинна допомогти локалізувати його розміри та положення на океані", сказав. «А вітрові поля навколо очної стінки можна отримати з даних ASAR? На даний момент все, що нам потрібно продовжувати, - це вимірювання літаків, які полюють на урагани, які летять прямо через шторм ».
Одночасні придбання MERIS та ASAR заплановані на п’ятницю CSTARS, навіть коли шторм наблизиться до прогнозованого водосховища наступного ранку.
"Наша нинішня діяльність йде за принципами похитування? ми досліджуємо, як це можна використовувати ", - додав Грабер. «Наша остаточна мета - змусити це працювати на оперативній основі в сезон ураганів. У нас є угода використовувати радіолокаційні дані Канадського космічного агентства, а також мати доступ до інших супутникових ресурсів для високого часового покриття постраждалого регіону.
"Існує потенційний потенціал для отримання великої кількості корисної інформації, яка може допомогти Національному центру ураганів США підвищити точність їх прогнозування урагану та зменшити небезпеку для населення".
Інший інструмент на борту Envisat використовується для прийняття температури Френсіса, як внизу на поверхні океану, так і на висотах високих хмар.
Температури води є основним основним резервуаром енергії, що живить Франсі; разом з правильними атмосферними умовами їх необхідно перевищувати 26 ° С для формування та підтримки тропічного циклону. Розширений скануючий радіометр (AATSR) Envisat працює як космічний термометр, отримуючи температуру морської поверхні до частки градуса.
Тим часом ААТСР також повертає корисні атмосферні дані, вимірюючи температуру вершини ураганних хмар? чим вище в атмосферу вони потрапляють, тим холодніше вони - а також випливає їх вміст льоду.
"Ми створили комбіноване зображення температури морської поверхні AATSR та верхньої температури хмари, яке показує, що температура поверхні моря досягає 29 ° C", - зауважив Карстен Брокман з Brockmann Consult, німецької компанії, що переробляє ураган MERIS та AATSR. образність. "Ця двосенсорна комбінація дає метеорологам багато інформації, щоб допомогти їм зрозуміти динаміку урагану і краще передбачити його розвиток".
Інформація про AATSR може бути співвіднесена з висотою та розвитком хмарних даних MERIS, щоб отримати гарну оцінку потенціалу опадів урагану та покращити розуміння того, як це стосується його загальної інтенсивності. Конденсація водяної пари виділяє приховане тепло, яке зігріває око око урагану. Це в свою чергу випаровує більше поверхневої води і живить тепловий двигун, що живить ураган.
Вивчення прихованих глибин, які розпалюють бурю
Теплова енергія теплої води, яка частково спричиняє ураган, відома як тепловий потенціал тропічного циклону (TCHP).
Океанічні особливості, такі як кільця з теплими серцевинами, вихри та Гольфстрім, є джерелом посилених потоків тепла в атмосферу, що може спричинити посилення тропічних циклонів, таких як урагани.
Теплі води можуть поширюватися як мінімум на 100 метрів під поверхнею в багатьох цих океанічних особливостях, представляючи води з дуже високим вмістом тепла. Кілька ураганів посилилися, коли їхні сліди переходять через вихри або іншу масу теплої води з високими значеннями TCHP.
Наприклад, у 1995 році ураган Опал несподівано посилився в Мексиканській затоці після переходу теплого кільця зі значеннями TCHP до шести разів більше порогового значення для підтримки тропічного циклону.
Раніше дослідники використовували температуру морської поверхні поодинці, щоб оцінити роль теплових умов верхнього океану в посиленні урагану. Проблема в цьому полягає в тому, що температура поверхні моря, виміряна AATSR або порівнянними супутниковими інструментами, сама по собі не може виявляти ці теплі особливості верхнього океану, особливо в літні місяці в тропічних регіонах.
У минулому ці характеристики верхнього океану не помічалися датчиками температури на супутникових системах, оскільки вони ефективно маскуються під дуже дрібним і стабільним шаром теплішої води.
Сили вітру тропічного циклону легко розмивають цей тонкий верхній шар, змішуючи верхні води до глибин, які можуть опускатися до 100 метрів, надаючи тропічним циклонам потенціал поглинати океанську теплову енергію, якщо умови доречні. Тепер, оцінки TCHP, засновані на супутникових спостереженнях за температурою поверхні моря та висотою моря, можуть виявити ці особливості.
Дослідник Густаво Гоні, Хоакін Тринанес та Пітер Блек з Національної океано-метеорологічної та метеорологічної лабораторії Американської національної океанічної та атмосферної адміністрації (NOAA / AOML) працюють над цією оригінальною методологією для виявлення цих теплих водних мас та обчислення їх значень теплового потенціалу в тропічному циклоні, використовуючи кілька супутникові датчики, включаючи один на Envisat.
"Ці особливості води є критичними для виявлення регіонів з високими значеннями ТЧП, які потенційно можуть сприяти посиленню урагану", - пояснив Гоні. "Ці регіони з високим значенням ТЕЧП дають ураганам можливість поглинати набагато більше теплової енергії, якщо загальні умови потрібні. Моє дослідження скористався тим, що ці теплі водні маси викликають підвищення в висоту океану до 30 см. Такі аномалії висоти моря потім можуть бути відображені за допомогою космічних даних радіолокаційного висотометра ».
Радіолокаційні висотоміри, такі як радіолокаційний альтиметр-2 на Енвісаті, щосекунди стріляють сотнями радіолокаційних імпульсів до Землі, а тимчасовим поверненням вниз наносекунда може виміряти висоту моря до максимальної точності на два сантиметри від сотень кілометрів над Земля.
Американська військово-морська лабораторія (NRL) поєднує дані Envisat RA-2 з даними аналогічних радіолометрів на борту супутників Jason-1 та GFO для підвищення загальної точності та просторового та часового покриття, утворюючи джерело для продуктів альтиметрії, які, у свою чергу, формують основу для створених NOAA / AOML карт теплового потенціалу тропічного циклону із зображенням теплових умов верхнього океану, показаних тут, накладених на сьогодні доріжкою урагана Франсіса.
«В даний час я використовую цей продукт лише для наукових цілей, забезпечуючи розширене розуміння життя урагану. Однак аналогічні продукти виробляються та використовуються оперативно для прогнозування Національним центром ураганів », - підсумував Гоні.
Продукти на основі швидкості вітру та висоти хвиль також розповсюджуються французькою фірмою Collecte Localization Satellites (CLS) і можуть виявити особливості морської поверхні, пов'язані з наявністю ураганів.
Передбачте результати, які слід розкрити
Супутник Енвісат ESA, запущений у березні 2002 року, є надзвичайно потужним засобом моніторингу стану нашого світу та впливу людської діяльності на нього. Envisat має десять складних інструментів для спостереження та моніторингу атмосфери Землі, суші, океанів та крижаних шапок, підтримуючи наступність з місіями Агентства ERS, розпочатими в 1991 році.
Через два з половиною роки на орбіті понад 700 вчених з 50 країн збираються зустрітися на спеціальному симпозіумі в Зальцбурзі в Австрії, щоб переглянути та обговорити ранні результати роботи супутників та представити власну дослідницьку діяльність на основі даних Envisat.
Починаючи з понеділка, симпозіум Енвісат розгляне майже всі галузі науки про Землю, включаючи атмосферну хімію, прибережні дослідження, радіолокацію та інтерферометрію, вітри та хвилі, рослинність та сільське господарство, зсуви, природні ризики, забруднення повітря, колір океану, розливи нафти та лід .
На симпозіумі було обрано понад 650 робіт, відібраних за допомогою експертної оцінки. Презентації включатимуть результати розливу нафти Престиж, минулорічні лісові пожежі в Португалії, затоплення Ельби у 2002 році, еволюцію озонової ями в Антарктиці, землетрус Бам та забруднення в Європі.
Протягом тижня заплановані численні демонстрації на виставці ESA. Також планується виставка промислового консорціуму за спільною ініціативою Глобального моніторингу навколишнього середовища та безпеки (GMES) Європейської комісії ESA.
Оригінальне джерело: ESA News Release
