Сателититско мерење на температурата

Сателититско мерење на температурата се заклучоци за температурата на атмосферата на различни надморски височини, како и за температурите на површината на морето и копното добиени од радиометриските мерења со сателити. Овие мерења може да се користат за лоцирање на временските предници, следење на осцилацијата Ел Нињо, одредување на јачината на тропските циклони, проучување на урбаните топлински острови и следење на глобалната клима. Шумски пожари, вулкани и индустриски жаришта може да се најдат и преку топлински слики од временските сателити. Тие исто така може да се користат како дел од инструменталната температурна евиденција на климатскиот систем на Земјата.
Метеоролошките сателити не ја мерат директно температурата. Тие ги мерат зрачењето во различни појаси на бранови должини. Од 1978 година, микробрановите звучни единици (MSU) на Националната океанска и атмосферска администрација, поларните орбитирачки сателити го мерат интензитетот на зголеменото микробрано зрачење од атмосферскиот кислород, што е поврзано со температурата на широките вертикални слоеви на атмосферата. Мерењата на инфрацрвеното зрачење што се однесуваат на температурата на површината на морето се собираат од 1967 година.
Сателитските податоци покажуваат дека во текот на изминатите четири децении тропосферата се загреала, а стратосферата се оладила. И двата тренда се во согласност со влијанието на зголемувањето на атмосферските концентрации на стакленички гасови, како што е зголемувањето на јаглерод диоксидот во атмосферата на Земјата.
1 Мерења
Сателитите не ја мерат директно температурата. Тие ги мерат зрачењето во различни појаси на бранови должини, кои потоа мора математички да се превртат за да се добијат индиректни заклучоци за температурата. Добиените температурни профили зависат од деталите за методите што се користат за добивање на температури од зрачење. Како резултат на тоа, различни групи кои ги анализирале податоците од сателитот произвеле различни температурни податоци.
Сателитската временска серија не е хомогена. Конструиран е од серија сателити со слични, но не идентични сензори. Сензорите, исто така, се влошуваат со текот на времето, а корекции се неопходни за орбиталното лизгање и распаѓање. Особено големи разлики помеѓу реконструираните температурни серии се случуваат во неколку моменти кога има мало временско преклопување помеѓу последователните сателити, што го отежнува меѓубаждарењето.
2 Инфрацрвени мерења
2.1 Мерења на површината
Инфрацрвеното зрачење може да се користи за мерење и на температурата на површината (со користење бранови должини на „прозорци“ до кои атмосферата е транспарентна) и на температурата на атмосферата (со помош на бранови должини за кои атмосферата не е транспарентна, или за мерење на температурите на врвот на облакот во инфрацрвени прозорци).
Сателитите што се користат за враќање на температурите на површината преку мерење на топлинска инфрацрвена боја генерално бараат услови без облак. Некои од инструментите вклучуваат напреден радиометар со многу висока резолуција (AVHRR), радиометри за скенирање на патеката (AASTR), пакет за радиометар со видлива инфрацрвена слика (VIIRS), атмосферски инфрацрвен звук (AIS) и ACE-Furier трансформски спектрометар (ACE-FTS)) на канадскиот сателит SCISAT-1.
Временските сателити се достапни за да заклучат информации за температурата на површината на морето (ТПМ) од 1967 година, при што првите глобални композити се случиле во текот на 1970 година. Од 1982 година, сателитите се повеќе се користат за мерење на ТПМ и дозволуваат нејзините просторни и временски варијации да се гледаат поцелосно. На пример, промените во ТПМ следени преку сателит се користени за документирање на прогресијата на Ел Нињо-Јужна осцилација од 1970-тите.
Над копното враќањето на температурата од зрачењето е потешко, поради нехомогеностите на површината. Спроведени се студии за ефектот на урбаниот топлински остров преку сателитски снимки. Употребата на напредни инфрацрвени сателитски снимки со многу висока резолуција може да се користи, во отсуство на облачност, за откривање на дисконтинуитети на густината (временски предници) како што се студените предницаови на нивото на земјата. Користејќи ја техниката Дворжак, инфрацрвените сателитски снимки може да се користат за да се одреди температурната разлика помеѓу окото и температурата на врвот на облакот на централната густа облачност на зрели тропски циклони за да се процени нивниот максимален постојан ветар и минималниот централен притисок.
Напредните радиометари со скенирање по патеката на временските сателити се способни да детектираат шумски пожари, кои се појавуваат ноќе како пиксели со температура поголема од . Спектрорадиометарот за сликање со умерена резолуција на сателитот Тера може да детектира топлински жаришта поврзани со шумски пожари, вулкани и индустриски жаришта.
Атмосферскиот инфрацрвен звучник на сателитот Аква, лансиран во 2002 година, користи инфрацрвена детекција за мерење на температурата во близина на површината.
2.2 Мерења на стратосферата
Мерењата на стратосферската температура се направени од инструментите на ''Stratospheric Sounding Unit'' (SSU), кои се триканални инфрацрвени (IR) радиометри. Бидејќи ова ја мери инфрацрвената емисија од јаглерод диоксид, атмосферската непроѕирност е поголема и оттука температурата се мери на поголема надморска височина (стратосфера) од мерењата во микробранова печка.
Од 1979 година, стратосферските звучни единици (SSUs) на оперативните сателити на NOAA обезбедуваат податоци за температурата во близина на глобалната стратосфера над долната стратосфера. SSU е далечен инфрацрвен спектрометар кој користи техника на модулација на притисок за да изврши мерење во три канали во опсегот на апсорпција на јаглерод диоксид од 15 μm. Трите канали користат иста честота, но различен клеточен притисок на јаглерод диоксид, соодветните функции на тежина достигнуваат врв на 29 км за канал 1, 37 км за канал 2 и 45 км за канал 3.  
Процесот на извлекување трендови од мерењето на SSUs се покажало особено тешко поради сателитското движење, меѓубаждарењата помеѓу различни сателити со мало преклопување и истекување на гас во ќелиите под притисок на инструментот за јаглерод диоксид. Понатаму, бидејќи зрачењето измерено со SSU се должи на емисијата на јаглерод диоксид, функциите за тежина се движат на повисоки надморски височини како што се зголемува концентрацијата на јаглерод диоксид во стратосферата. Температурите од средината до горната стратосфера покажуваат силен негативен тренд прошаран со минливо вулканско затоплување по експлозивните вулкански ерупции на Ел Чичон и планината Пинатубо, мал температурен тренд е забележан од 1995 година. Најголемото ладење се случило во тропската стратосфера во согласност со зголемената циркулација на Бруер-Добсон при зголемување на концентрациите на стакленички гасови.
Пониското стратосферско ладење е главно предизвикано од ефектите на осиромашување на озонската обвивка со можен придонес од зголемената водена пареа во стратосферата и зголемувањето на стакленички гасови. Имало пад на температурите во стратосферата, прошарани со затоплувања поврзани со вулкански ерупции. Теоријата за глобално затоплување сугерира дека стратосферата треба да се лади додека тропосферата се загрева.
Долгорочното ладење во долната стратосфера се случило во два надолни чекори во температурата и по минливото затоплување поврзано со експлозивните вулкански ерупции на Ел Чичон и планината Пинатубо, ваквото однесување на глобалната стратосферска температура се припишува на варијациите на глобалната концентрација на озонот во двете години по вулканските ерупции.
Од 1996 година, трендот е малку позитивен поради обновувањето на озонот спротивставен на трендот на ладење од 0,1 што е во согласност со предвиденото влијание на зголемените стакленички гасови.
Табелата подолу го прикажува трендот на стратосферската температура од мерењата на SSU во трите различни опсези, каде што негативниот тренд означува ладење.
Канал, Почеток, Крај, STAR v3.0
ТМС, 1978-11, 2017-01, −0,583
ТУС, 1978-11, 2017-01, −0,649
ТТС, 1979-07, 2017-01, −0,728
3 Микробранови мерења
Од 1979 до 2005 година, микробрановите звучни единици (MSUs) и од 1998 година напредните микробранови звучни единици на метеоролошките сателити на поларните орбитирачки NOAA го мереле интензитетот на зголеменото микробрано зрачење од атмосферскиот кислород. Интензитетот е пропорционален на температурата на широките вертикални слоеви на атмосферата. Зрачењето на нагорнина се мери на различни честоти; овие различни честотни опсези примероци од различен пондериран опсег на атмосферата.
Слика 3 (десно) ги прикажува атмосферските нивоа земени со различни реконструкции на бранова должина од мерењата на сателитот, каде што TLS, TTS и TTT претставуваат три различни бранови должини.
4 Мерења на температурата на други планети
Планетарните научни мисии, исто така, вршат мерења на температурата на други планети и месечини од Сончевиот Систем, користејќи и инфрацрвени техники (типични за мисиите на орбитарите и летање на планети со цврсти површини) и техники на микробранови (почесто се користат за планети со атмосфера). Инструментите за мерење на инфрацрвена температура кои се користат во планетарните мисии вклучуваат мерења на температурата на површината направени со инструментот Топлинскооддавен спектрометар (TES) на Марс Глобалниот геодет и инструментот Дивинер на Месечината од извидувачкиот орбитер; и мерења на атмосферската температура направени од композитниот инфрацрвен спектрометарски инструмент на вселенското летало „Касини“ на НАСА.
Инструментите за мерење на атмосферската температура во микробранова печка го вклучуваат микробрановиот радиометар на мисијата Јуно на Јупитер.