Sääsatelliitti

Sääsatelliitti on maata avaruudessa kiertävä satelliitti, jonka mittauksia käytetään sään havainnoimiseen. Satelliittihavainnot perustuvat maan ja meren pinnasta, pilvistä ja ilmakehästä avaruuteen heijastuvan tai emittoituvan eri aallonpituuksien sähkömagneettisen säteilyn mittaukseen.

Satelliitteja on käytetty sään seurantaan 1960-luvulta alkaen. Niitä ovat operoineet Yhdysvallat, Kiina, Japani, Intia, Neuvostoliitto ja yhteisessä sääsatelliittijärjestössä toimivat Länsi-Euroopan maat.

Sääsatelliittien historia

Yhdysvalloissa sään seuranta avaruudesta alkoi Explorer 7 -satelliitista (kaksi ensimmäistä, Vanguard 2 ja Explorer 6 epäonnistuivat) vuonna 1959. Sen alun voimahahmoja oli tohtori Verner Suomi. Ensimmäinen todellinen sääsatelliitti oli TIROS vuonna 1960 ja ensimmäinen operatiivinen sääsatelliittisarja oli ESSA (laukaistiin vuosina 1966-1969). Sittemmin NOAA ja Yhdysvaltain ilmavoimat ovat tehneet omia sääsatelliittejaan. Yhdysvaltain ilmavoimien satelliittisarja on nimeltään DMSP(Lähitulevaisuudessa NOAA- ja DMSP-satelliitit yhdistetään NPOESS-satelliittisarjaksi). Ensimmäinen geostationaarinen satelliitti ATS laukaistiin vuonna 1966, mutta ensimmäinen operatiivinen GOES-satelliitti vasta vuonna 1975.

Neuvostoliitto laukaisi ensimmäiset operatiiviset Meteor-naparatasatelliittinsa vuonna 1969. Japani laukaisi oman geostationaarisen satelliittinsa vuonna 1977 ja EUMETSAT ensimmäisen Meteosat-satelliitin vuonna 1978. Intia laukaisi laukaisi ensimmäiset naparatasatelliittinsa vuonna 1979 ja geostationaarisen satelliitin vuonna 1983.

Kaikkiaan 1960-2008 on laukaistu 169 sääsatelliittia :
 75 venäläistä
 67 yhdysvaltalaista
 10 länsieurooppalaista
 9 kiinalaista
 8 japanilaista 

Satelliittidatan käyttö on levinnyt asteittain. Heti alusta lähtien kuvamuotoista dataa on käytetty mm. pilvihavaintoina. Datasta on laskettu myös erilaisia tuotteita, kuten merenpintalämpötila tai tuulitietoa pilvien liikkeen perusteella. Datan laajamittainen käyttö numeerisissa sääennusteissa pääsi kuitenkin täyteen vauhtiin vasta 1990-luvulla (katso lisää artikkelista Ilmakehän kaukokartoitus).

Nykyiset sääsatelliitit

Tärkeimmät nykyiset operatiiviset sääsatelliitit ovat lueteltu seuraavassa taulukossa.

METEOSAT-satelliiteista pyritään pitämään yksi pituuspiirillä 0°. 
EOS-satelliitit ovat tutkimussatelliitteja, mutta niiden instrumentteja käytetään myös operatiivisesti.

Kansallisten satelliittien ongelma on, ettei niiden aineisto ole useinkaan yleisesti saatavilla tai aineistosta puuttuu olennaista tietoa kuten kalibrointitieto. Esimerkiksi venäläisten RESURS-satelliiteista ei ole paljoakaan tietoa Venäjän ulkopuolella. Kiinalaisten FY-1-sarjan satelliittien kalibrointitieto on myös hankalasti saatavilla. ECMWF, joka hanakasti käyttää saatavilla olevaa satelliittidataa, ei käytä näiden satelliittien dataa lainkaan.

Myös kaupalliset edut ja sotilaalliset näkemykset voivat erota. Esimerkiksi eurooppalaiset toimijat ovat pitäneet hyvinkin tiukasti kiinni omasta datastaan, kun taas yhdysvaltalaisten satelliittien aineisto on ollut yleisesti saatavilla. Toisaalta yhdysvaltalaisten näkemys turvallisuusnäkökohdista on eurooppalaista tiukempi, ja he pidättävät oikeuden rajoittaa satelliittiaineiston saatavuutta kriisitilanteessa. Esimerkiksi EUMETSATin METEOSAT-satelliittien kaikki data on salattu, mutta EUMETSATin METOP-satelliittien mukana olevien yhdysvaltalaisten instrumentin data on salaamatonta. Mahdollisessa kriisitilanteessa tämä data voidaan kuitenkin salata.

Kiertoradat 
Satelliitteja on kahta päätyyppiä: geostationaariset satelliitit kiertävät Maata päiväntasaajan yläpuolella samalla nopeudella kuin Maa pyörii. Ne pysyvät jatkuvasti saman alueen yläpuolella. Naparatasatelliitit kulkevat melkein navalta navalle, mutta hiukan vinoon, ikään kuin lankaa kierrettäisiin kerälle. Ne kulkevat jokaisen maapallon pisteen yli, mutta saman paikan yli vain kahdesti vuorokaudessa.

Mittauskanavat
Sääsatelliiteissa on useita mittausinstrumentteja. Aallonpituusaluetta, jolla instrumentti toimii, kutsutaan kanavaksi. Kanavat voidaan jakaa kahteen päätyyppiin: kuvakanaviin ja luotauskanaviin. Kuvakanavien mittauksista (tai eri kanavien mittaustulosten yhdistelmistä) voidaan laskea fysikaalisia suureita (esimerkiksi merenpinnan lämpötila tai pilvien yläpinnan korkeus) tai ihminen voi tulkita niistä tehtyjä kuvia subjektiivisesti (Katso Satelliittikuvien RGB-yhdistelmät). Luotauskanavien mittaukset ovat ensisijaisesti syöttötietoa ilmakehää numeerisesti kuvaaville sääennustusmalleille. Kanavien määrä vaihtelee instrumentin käyttötarkoituksesta riippuen muutamasta (kuvaavat instrumentit) jopa tuhansiin (luotausinstrumentit).

Sääsatelliittien kartoittamat aallonpituusalueet voidaan jakaa karkeasti maapallolta heijastuvaan auringon lyhytaaltoiseen säteilyyn ja maapallon ja ilmakehän partikkelien kuten pilvien säteilemään pitkäaaltoiseen säteilyyn. 
(Katso myös Sähkömagneettinen spektri)
Auringon heijastama säteily voidaan jakaa näkyvän valon alueeseen (0,5–1,1  mikrometriä) ja lähi-infrapuna-alueeseen (1,1–3,9 mikrometriä). Havaintoja käytetään esimerkiksi pilvien kartoittamiseen, lumen ja jään havainnointiin sekä kasvillisuuden kehityksen tarkkailuun.
Pitkäaaltoista säteilyä käytetään pilvien kartoittamiseen öin ja päivin. Infrapunasäteily kertoo säteilijän lämpötilasta, joten vähemmän säteilevät pilvet ovat kylmempiä, ja koska lämpötila laskee troposfäärissä ylöspäin, voidaan yleensä päätellä että kylmemmät pilvet ovat korkeampia. Niin sanotuilla "ikkuna-alueilla", joilla säteily läpäisee koko ilmakehän, voidaan arvioida myös maanpinnan lämpötilaa. Jos ilmakehä on vain osaksi läpäisevä, kuten vesihöyrykanavilla (5,7–7,1 mikrometriä), saadaan tietoa myös ilmakehän lämpötilan ja kosteuden pystyrakenteesta (lisää artikkelissa Ilmakehän kaukokartoitus).

Lähteet 
 Kidder, S. Q. & Vonder Haar, T. H.: Satellite Meteorology: An Introduction. San Diego: Academic Press, 1995.

Viitteet

Aiheesta muualla

Ilmatieteen laitoksen sivuilla
 NOAA-kuva
 Meteosat-kuva (päivitetään 6 tunnin välein)
 satelliittitietoa
 Euroopan sääsatelliittijärjestö EUMETSAT
 Uuden sukupolven Meteosatin kuvien tulkintaopas 
 http://www.noaa.gov
 http://www.knmi.nl/satrep/ 
 Meteosat-kuva (päivitetään tunnin välein)  
 GOES-kuva
 Miravi (päivitetään kahden tunnin välein) 
 Sääsatelliittien yleiskatsaus URSAn sivuilla