MODIS

MODIS (inglise "Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer") on keskmise lahutusvõimega kujutise spektroradiomeeter. MODIS on üks põhilisemaid NASAle kuuluvatest satelliitinstrumentidest, mis viidi Maa orbiidile Terra satelliidil 1999. aastal ja Aqua satelliidil 2002. aastal. Mõlemad satelliidid kuuluvad EOS programmi.
Sissejuhatus.
MODIS kogub andmeid 36 spektraalkanalis lainepikkuste vahemikus 0,4–14,4 mikromeetrit. Ruumiline lahutus on instrumendil olenevalt spektraalkanalist 250 m, 500 m või 1 km. MODISe piltidega kaetakse kogu Maa 1-2-päevase intervalliga.
MODISega saab informatsiooni globaalsete protsesside toimumise dünaamika kohta. Uurimisobjektideks on nii maapind, veekogud kui ka atmosfäär erinevatel kõrgustel. MODISel on tähtis roll globaalsete mudelite välja töötamisel, ennustamaks suuremastaabilisi muutusi võimalikult täpselt.
Ajalugu.
MODIS sensorit on ehitatud ja arendatud 1995. aasta keskpaigast alates – siis valmis vastav ehitusmudel. Terra satelliidi pardal olev MODISe Protoflight Mudel (PFM) lennutati orbiidile 18. detsembril 1999 ja MODISe Flight Mudel 1 (Aqua pardal) 4. mail 2002. MODISe aparaadid on ehitatud NASA tehniliste nõuete järgi Santa Barbara kaugseire tehases (SBRS). Tehas esindab parimat kosmoselendude riistvara kaugseires. Kuigi instrumendi elueaks arvati olevat kuni kuus aastat, töötavad mõlemad MODISe aparaadid praeguseni. Terra satelliit on orbiidil olnud juba üle 11 aasta ja Aqua kosmoseaparaat sellest natuke vähem (2011. aasta seisuga).
MODISe lahutusvõime.
Radiomeetriline lahutus.
Radiomeetriline lahutus on sensori tundlikkus erinevate elektromagnetkiirguste suhtes kujutise jäädvustamisel. Mida suurem on tundlikkus, seda rohkem suudab sensor erinevaid energiatasemeid signaalis eristada. Radiomeetrilist lahutust mõjutavad lisaks tundlikkusele ka signaali-müra suhe, kogu signaaliahela dünaamiline diapasoon ja kasutatav analoog-digitaalmuundur. MODISe radiomeetriline lahutus on 12 bitti.
Ruumiline lahutus.
MODISelt on võimalik saada kolme erineva ruumilise lahutusega pilte: 250 m, 500 m ja 1000 m. 250 ja 500 m lahutust kasutatakse pilvisuse ja aerosooli uurimise kanaleil, 1 km ookeani ja atmosfääri koostise uurimise kanaleil ning soojuskiirguse piirkonnas. Kahel kanalil on ruumiline lahutus 250 m ja viiel kanalil 500 m. Ülejäänud kanalid on lahutusvõimega 1 km.
Spektraalne lahutus.
MODISe spektraalne kanali laius varieerub vahemikus 10–500 nm, sõltudes vaadeldava kujutise mõõtmetest ja energiakogusest, mis on vajalik arvestatava mõõtmise tegemiseks konkreetse kanali puhul. Väiksemate lainepikkuste juures on ka kanali laius väiksem. Mida suuremaks muutuvad lainepikkuste väärtused, seda laiemaks muutub üldjuhul ka kanali laius. MODISE puhul on erandiks kanalid 5–7. Kõige suurema lainepikkuste vahemikuga on 31. kanal, mida kasutatakse maapinna ja pilvede temperatuuri mõõtmiseks.
Andmete kogumine.
MODIS opereerib nii Terra kui Aqua kosmoseaparaatidega. Skaneeritava riba laiuseks on 2330 km ja kogu Maa katab MODIS 1–2 päevaga. Kuna MODISe uurimisvaldkond on väga lai, siis pakub see üksikasjalikke andmeid nii maapealsete, atmosfääri ja kui ka ookeanis toimuvate protsesside kohta. Osa MODISe andmete põhjal koostatud tulemeist on kõigile vabalt kättesaadavad juba 2–6 tunni möödumisel satelliidi ülelennust.
Koos teiste satelliitidel olevate instrumentide kogutud andmetega edastatakse ka MODISe andmed maa peal asuvatesse jaamadesse White Sandsi New Mexicos. Andmete kogumist korraldab TDRSS ("Tracking and Data Relay Satellite System"). Edasi saadetakse andmed EDOSile ("EOS Data and Operations System") Goddardi kosmoselendude keskusse USAs, kus toimub erinevate produktide valmistamine.
Mitmed MODISe vaatlustest tuletatud produktid kirjeldavad maapinna, ookeanide ja atmosfääri omadusi, mida saab kasutada lokaalsete ja globaalsete protsesside muutuste uurimiseks. MODISe produktid on saadaval mitmetes allikates, mis on nimetatud järgmises alapunktis.
MODISe tulemid.
Tulemite töötlustasemed.
Vastavalt andmestikule eristatakse MODISel viit töötlustaset: tase 0, tase 1, tase 2, tase 3 ja tase 4.
Tulemid.
Pidevalt toodetakse praegu umbes 40 MODISe andmetel põhinevat tulemit. Väga paljusid neist kasutatakse globaalsete muutuste uurimiseks ja iseloomustamiseks. MODISe vaatluste põhjal saab avastada ka reostusi, hinnata ja hallata erinevaid loodusressursse ning kindlaks määrata katastroofide (metsatulekahjude, põudade ja üleujutuste) ulatust.
MODISe tulemid on jagatud viide kategooriasse: kalibreerimise, atmosfääri, maapinna, krüosfääri ja ookeani tulemid.
Kalibreerimistulemid on saadaval MCST Webi kodulehel . Neile tulemitele toetuvad kõik edasised üksikasjalikumad produktid. Kalibreerimisega kõrvaldatakse andmetest sobimatud piksliväärtused ja instrumendi enda juhuslikud vead.
Atmosfääri tulemid on kättesaadaval MODIS Atmosphere'i kodulehel. On teada, et Maa kliima muutub koos atmosfääri omaduste muutumisega. Seepärast on oluline jälgida lisandgaaside, pilvkatte, pilvetüüpide, päikesekiirguse ja troposfääri aerosoolide sisalduste muutusi. MODISe andmete põhjal koostatud vastavad tulemid loovad selleks hea võimaluse.
Taseme 2 atmosfääri tulemid
Taseme 3 atmosfääri tulemid on loodud statistiliselt ülalmainitud taseme 2 produktide põhjal. Üksikud väärtused on summeeritud ühepäevaste, kaheksapäevaste või kuupikkuste perioodide keskmisteks. Taseme 3 atmosfääri tulemeid on kolm.
Maapinna tulemid on kättesaadaval "LP DAAC" kodulehel ja "MODIS Land" kodulehel .
Krüosfääri tulemid on saadaval NSIDC kodulehel .
Ookeani tulemid on kättesaadavad OceanColor Webi kodulehel . Ookeani puhul on kõige olulisemad tulemid, mis näitavad oluliste ühendite (klorofüll a, tahked orgaanilised ja anorgaanilised süsinikühendid) kontsentratsioone või füüsikaliste suuruste (veepinna temperatuur, fotosünteetiliselt aktiivne kiirgus ja veepinna peegeldusvõime) väärtusi vees.