Meteoroloji uyduları

Meteoroloji uyduları, (hava durumu uyduları) Dünyanın çevresindeki bulutların resimlerini çeken, sıcaklık ölçümleri yapan ve bu verileri Dünyadaki merkezlere gönderen uydulardır.
Bilim insanları, meteoroloji uydularından aldıkları bilgilere dayanarak, önümüzdeki günlerde havanın nasıl olacağına ilişkin tahmin yürütürler; fırtına ve kasırgaların olası güzergahlarını çıkartırlar. Bu tahminler televizyon, radyo ve gazete gibi iletişim organlarınca bize ulaştırılır. Meteoroloji haritaları bu uydulardan gelen verilere göre oluşturulmaktadır.
İlk meteoroloji uydusu olan Vanguard 2, 17 Şubat 1959'da fırlatılmıştır. Uydunun amacı bulutların yoğunluğunu ve rezistansını ölçmektir ancak çok sınırlı bilgi edinilmiştir. İlk başarılı uydu 1 Nisan 1960'ta NASA tarafından fırlatılan TIROS-1 olarak kabul edilir.
Gözlem
Gözlem genellikle elektromanyetik spektrumun, özellikle görünür ve kızılötesi bölümlerinin farklı 'kanalları' yoluyla yapılır.
Bu kanallardan bazıları şunlardır:
Görünür ve Yakın Kızılötesi: 0.61.6 μmgün boyunca bulut örtüsünü kaydetmek için
Kızılötesi: 3.97.3 μm (su buharı), 8.713.4 μm (termal görüntüleme)
Görünür spektrum
Yerel gündüz saatlerinde hava durumu uydularından gelen görünür ışık görüntülerini ortalama bir kişi tarafından bile yorumlamak kolaydır; bulutlar, cepheler ve tropik fırtınalar gibi bulut sistemleri, göller, ormanlar, dağlar, kar buzu, yangınlar ve duman, sis, toz ve pus gibi kirlilikler kolayca görülür. Rüzgar bile, bulut desenleri, bulut hizaları ve ardışık fotoğraflardan hareketle belirlenebilir.
Kızılötesi spektrum
Tarama radyometreleri denilen sensörler tarafından kaydedilen termal veya kızılötesi görüntüler eğitimli bir analistin bulut yüksekliklerini ve türlerini belirlemesine, kara ve yüzey suyu sıcaklıklarını hesaplamasına ve okyanus yüzey özelliklerini belirlemesine imkan tanır. Kızılötesi uydu görüntüleri, sıcak gözün sıcaklığı ile çevreleyen soğuk bulut tepeleri arasındaki farkın yoğunluğunu bulmak için kullanılabileceği Dvorak tekniği kullanılarak, görünür göz modelli tropikal siklon'lar için kullanılabilir (daha soğuk bulut tepeleri genellikle daha yoğun fırtınayı gösterir). Kızılötesi resimler okyanus girdaplarını veya hortumları gösterir ve denizcilik için değerli Gulf Stream gibi akıntılarını haritalar. Balıkçılar avlanmalarını artırmak için veya çiftçiler ürünlerini dona karşı korumak toprak ve su sıcaklıklarını bilmekle ilgilenirler. El Niño fenomeni bile belirlenebilir. Renkle sayısallaştırılma teknikleri kullanılarak, gri gölgeli termal görüntüler istenen bilgilerin daha kolay tanımlanması için renklendirilebilir.
Çeşitleri
Her meteoroloji uydusu, iki farklı yörünge sınıfından birini kullanmak üzere tasarlanır: yerdurağan ve kutupsal yörüngeli.
Jeostatik uydu
Jeostatik hava uyduları, 35,880 km (22,300 mil) yükseklikte ekvator üzerinde Dünya yörüngesinde döner. Bu yörünge nedeniyle, dönen Dünya'ya göre sabit kalırlar ve böylece görünür ışık ve kızılötesi sensörleriyle aşağıdaki tüm yarımkürenin görüntülerini sürekli kaydedebilir veya iletebilirler.
Haber medyası, günlük hava durumu sunumlarında tekil görüntüler veya film döngülerine dönüştürülmüş coğrafi sabit fotoğrafları kullanır. Bunlar ayrıca www.noaa.gov'un şehir tahmin sayfalarında da vardır (örnek Dallas, TX).
Birkaç yerdurağan meteorolojik uzay aracı kullanımdadır. Amerika Birleşik Devletleri'nin GOES serisinin üçü kullanımdadır: GOES-15, GOES-16 ve GOES-17. Sırasıyla GOES-16 ve-17, Atlantik ve Pasifik Okyanusları üzerinde sabittir. GOES-15 ise Temmuz 2019'un başlarında emekli olmuştur.
Daha önce Ulusal Okyanus ve Atmosfer Birliği'ne (NOAA) ait olan GOES 13 uydusu ABD Uzay Kuvvetleri'ne verildi ve 2019'da EWS-G1 olarak yeniden adlandırıldı; ABD Savunma Bakanlığınca sahip olunan ve işletilen ilk yerdurağan meteoroloji uydusudur.
Rusya'nın yeni nesil hava durumu uydusu Elektro-L No.1 Hint Okyanusu üzerinde 76D'de çalışıyor.
Japonların Orta Pasifik'te 145 D'de konumlanmış MTSAT-2'si ve 140 D'de konumlandırılmış Himawari 8'i vardır.
Avrupalıların Atlantik Okyanusu üzerinde çalışan Meteosat-8 (3.5W) ve Meteosat-9 (0) ve Meteosat-6 (63D) ve Hint Okyanusu üzerinde Meteosat-7 (57.55E) olmak üzere dört uydusu vardır.
Çin'in halen çalıştırılan dört Fengyun (风云) yerdurağan uydusu (86.5D'de FY-2E, 123.5D'de FY-2F, 105D'de FY-2G ve 104.5E'de FY-4A) vardır. Hindistan ayrıca meteorolojik amaçlar için aletler taşıyan INSAT adlı yer sabit uydularını işletmektedir.
Kutup yörüngeli uydu
Kutup yörüngeli meteoroloji uyduları, kuzeyden güneye (veya tam tersine) bir yörüngede 850 km (530 mil) tipik irtifada sürekli uçuşlarında kutupların üzerinden geçerek Dünya'nın etrafındaki bir yörüngede dönerler. Kutup yörüngeli meteoroloji uyduları Güneş eşzamanlı yörüngelerdedir yani Dünya üzerindeki herhangi bir yeri gözlemleyebilir ve neredeyse sabit yerel güneş zamanı nedeniyle her yeri aynı genel aydınlatma koşullarıyla günde iki kez görüntülerler. Kutup yörüngeli meteoroloji uydular Dünya'ya yakınlıklarından dolayı jeostatik emsallerinden çok daha iyi bir çözünürlük sunarlar.
Amerika Birleşik Devletleri, halen NOAA-15, NOAA-18 ve NOAA-19 (Kutup Operasyonel Çevre Uyduları (POES) ve NOAA-20 (Ortak Kutupsal Uydu Sistemi (JPSS) NOAA kutupsal yörüngeli meteorolojik uydulara sahiptir.
Avrupa'nin EUMETSAT tarafından işletilen Metop-A, Metop-B ve Metop-C uyduları vardır.
Rusya'nın Meteor ve RESURS serisi uyduları vardır.
Çin'de Fengyun(FY)-3A, 3B ve 3C vardır.
Hindistan'ın da kutup yörüngeli uyduları vardır.
DMSP
Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı'nın Meteoroloji Uydusu (DMSP), neredeyse petrol tankeri kadar 'küçük' büyüklükte nesneleri büyük bir algılama yeteneği ile tüm hava araçlarının en iyisini "görebilir". Ayrıca yörüngedeki tüm meteoroloji uydularından sadece DMSP geceleri görselde "görebilir". En muhteşem fotoğraflardan bazıları gece görüş sensörü tarafından kaydedildi; şehir ışıkları, yanardağlar, yangınlar, yıldırımlar, meteorlar, petrol sahası yangınları ve Kutup ışıkları resimleri hep bu 450 mil-yükseklikteki uzay aracının düşük ay ışığı sensörünce çekildi.
Aynı zamanda, hem büyük hem de küçük şehirlerin yanı sıra otoyol ışıkları göze çarptığından, enerji kullanımı ve şehrin büyümesi izlenebilir. Bu, astronomları ışık kirliliği hakkında bilgilendirir. Elektrik kesilmesi nedeniyle 1977de New Yorkun karanlığa gömülmesi gece yörüngeli DMSP uzay araçlarından biri tarafından resmi çekilmişti.
Şehir ışıklarının izlenmesine ek olarak, bu fotoğraflar yangınların tespiti ve izlenmesinde hayat kurtaran bir değerdir. Uydular yangınları sadece gece gündüz görsel olarak görmekle kalmaz, aynı zamanda bu meteoroloji uydularındaki termal ve kızılötesi tarayıcılar, için için yanan yer altında Dünya yüzeyinin altındaki olası yangın kaynaklarını da tespit eder. Yangın algılandığında, aynı meteorolojı uyduları yangınları yayabilecek rüzgar hakkında hayati bilgiler sağlar. Uzaydan gelen bu aynı bulut fotoğrafları itfaiyeciye ne zaman yağmur yağacağını da söyler.
En çarpıcı fotoğraflardan bazıları, 23 Şubat 1991'de firari Irak Kara Kuvvetlerinin çıkardığı 600 Kuveyt petrol yangınını göstermişti. Gece fotoğrafları, geniş nüfuslu bölgelerin parıltısını çok geride bırakan devasa flaşları göstermişti. Yangınlar milyonlarca galon petrol tüketti; sonuncusu 6 Kasım 1991'de söndürüldü.
Kullanımları
Özellikle Sierra Nevada'da kar alanı izleme, hidrologların Amerika Birleşik Devletleri batı su havzaları için hayati önem taşıyan mevcut birikmiş kar (ing: snowpack) akışını izlemesine yardımcı olur. Bu bilgi, ABD hükumetinin tüm kurumlarının mevcut uydularından toplanır (yerel ölçümlere ek olarak). Buz kütleleri, kümeleri ve dağlar da hava durumu uydusundan izlenebilir.
Kirlilik bile ister doğal ister insan yapımı olsun kesin olarak belirlenebilir. Görsel ve kızılötesi fotoğraflar, kendi alanlarından kaynaklanan kirliliğin tüm dünya üzerindeki etkilerini gösterir. Uçak ve roket kirliliğinin yanı sıra yoğunlaşma izleri de belirlenebilir.
Uzay fotoğraflarından toplanan okyanus akıntıları ve alçak seviyeli rüzgar bilgileri, okyanus petrol sızıntısının kapsamını ve hareketini tahmin etmeye yardım eder.
Neredeyse her yaz, Afrika'daki Sahra Çölü'nden gelen kum ve toz Atlantik Okyanusu'nun ekvator bölgeleri boyunca sürüklenir. GOES-EAST fotoğrafları meteorologların bu kum bulutunu izlemelerini ve tahmin etmelerini sağlar.
Görünürlüğü azaltma ve solunum sorunlarına neden olmanın yanında kum bulutları tropiklerin güneş radyasyon dengesini değiştirerek kasırga oluşumunu bastırır. Asya ve Çin anakarası'nda başka toz fırtına'ları da yaygındır ve Pasifik Okyanusu boyunca hareket eden ve Kuzey Amerika'ya ulaşan son toz örnekleriyle birlikte belirlenmeleri ve izlenmeleri kolaydır.
Dünyada birkaç yerel gözlemcinin bulunduğu uzak bölgelerde, yangınlar günler hatta haftalarca kontrolden çıkıp yetkililer uyarılmadan önce milyonlarca dönümlük alanları yakabilir. Hava durumu uyduları bu gibi durumlarda çok önemli ve değerlidir.
Gece fotoğrafları ayrıca gaz ve petrol sahalarındaki yangınları da gösterir.
Atmosfer sıcaklık ve nem profilleri, 1969'dan beri meteoroloji uyduları tarafından alınmaktadır.
Görüntülemeyen sensörler
Tüm hava durumu uyduları görüntü sensörleri değildir. Bazı uydular, bir seferde tek bir piksel ölçüm yapan "sirenler"dir. Yatay uzaysal çözünürlükleri yoktur ama genellikle dikey atmosfer katmanları çözme kapasitesine sahiptirler. Uydu yer izi boyunca sondajlar daha sonra haritalar oluşturmak için ızgaralı olabilir.