A meteorológiai műholdaktól az időjárásjelentésig
Műholdadatok alkalmazása a meteorológiában
A meteorológiai célú műholdas megfigyelések több mint ötven évvel ezelőtt kezdődtek, azóta a mérőműszerek sokat fejlődtek, és az adatok felhasználási köre is folyamatosan bővül.
A meteorológiai műholdak több hullámhossztartományban mérik a sugárzást, amivel célunk a légkör, a földfelszín és a felhőzet megfigyelése. Ez egyaránt segíti az aktuális időjárás meghatározását, az éghajlat megfigyelését és a légköri folyamatok jobb megértését. A műholdadatok (áttételesen) az időjárás számítógépes előrejelzését is javítják. A mért sugárzási adatokból számos légköri és felszíni paraméter számolható amellett, hogy képként is megjeleníthetők. A modern meteorológiai műholdképek már nem egyszerű „fényképek”.
Európában egy nemzetközi szervezet, a Meteorológiai Műholdak Hasznosításának Európai Szervezete (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites, EUMETSAT) fogja össze és koordinálja a műhold-meteorológiai tevékenységet. Az Országos Meteorológiai Szolgálat (OMSZ) is bekapcsolódik az EUMETSAT projektjeibe, jelenleg 2 hosszú távú és több rövidebb időtartamú, kisebb projektben vesz részt.
A Hidrológiai SAF projekt hidrológiai alkalmazások számára állít elő műholdadatokból számolt csapadék-, hó- és talajnedvesség-paramétereket. Az OMSZ munkatársai a csapadékbecslések pontosságát ellenőrzik.
Az EUMeTrain projekt (www.eumetrain.org) célja, hogy könnyen, szabadon elérhető, elsősorban online oktatóanyagokat állítson elő, online tanfolyamokat szervezzen a műhold-meteorológia témakörében egyetemisták, időjárás-előrejelzők, érdeklődő szakemberek és laikusok számára. Ezek az oktatóanyagok felölelik a műholdadatok meteorológiai célú felhasználásának folyamatait, amelyeket az alábbiakban vázolunk.
A műholdadatok alkalmazása az időjárás diagnózisában és rövid távú előrejelzésében
A műholdképek optimális megjelenítése nagyon fontos a meteorológiában. A mért adatokból többféle speciális, a könnyű felhasználást segítő képtípust jelenítünk meg az időjárás-előrejelző szakembereknek (1. ábra). Ezeknek a képtípusoknak a kidolgozásában és az oktatóanyagok előállításában az OMSZ munkatársai is részt vesznek (2. ábra). Az időjárás-előrejelző szakemberek időben sűrű (akár 5 percenkénti) műholdképek sorozatait tanulmányozhatják, melyeken jól nyomon követhetőek a légköri folyamatok, pl. a felhőalakzatok mozgása, a zivatarok keletkezése, fejlődése, a ködfoltok feloszlása.
Nemcsak a képek segítik az időjárás-előrejelző munkáját, hanem a mért sugárzási értékekből számolt légköri paraméterek is, pl. felhőfedettség, felhőtípus, felhőtető-magasság, szélmezők, instabilitási indexek. Ebbe a munkába az OMSZ többször is bekapcsolódott. Az egymás utáni műholdképeken a felhőalakzatok elmozdulásából számolt szélvektorok láthatóak a 3. ábrán.
A zivatartevékenység vizsgálata
A műholdadatok a zivatartevékenység tanulmányozásában is nagy segítséget nyújtanak. A zivatarok, zivatarrendszerek kialakulása, fejlődése, mozgása igen összetett, sokféle észlelés, mérés, számolás, modellezés szükséges ahhoz, hogy nyomon kövessük, megértsük és előre jelezzük a folyamatot.
A numerikus időjárási modellek előre jelzik a zivatarképződésre való hajlamot, a zivatarok keletkezésének valószínűségét: mely területen milyen jellegű zivatar várható milyen valószínűséggel. Viszont a pontos időt és helyet nem tudják megadni. Az előre jelzett hajlamot a műholdadatokkal pontosítani lehet. A műhold- és radarképeken látszik, hogy ténylegesen hol keletkeznek a zivatarfelhők. Műholdadatokból a zivatarok mozgása és a már kifejlődött zivatarok is tanulmányozhatók. A felhőtető hőmérsékleti képén megfigyelhető alakzatok (ha hosszabb időn keresztül fennállnak) és egyéb zivatartető-jelenségek a zivatarok hevességére utalnak. Erre látunk példát a 4. ábrán.
Köddetektálás
A ködös területek meghatározása, előrejelzése igen fontos közlekedésbiztonsági szempontból. A kisebb repülőgépek biztonságos fel- és leszállásához, illetve manőverezéséhez az alacsony szintű vízfelhők pontos detektálása is nagyon fontos. A felszíni megfigyelések ritkák és pontszerűek, területi és időbeli sűrűségük nem elegendő. A köd és az alacsonyszintű felhőzet gyakran a kora hajnali órákban, vagy éjszaka, sötétben keletkeznek, ami megnehezíti a hagyományos detektálást. Szerencsére műholdadatok segítségével meg lehet különböztetni a ködöt (alacsonyszintű vízfelhőt) a derült területtől, amennyiben nincs felette vastag felhő. Az 5. ábra az Alpok környékét mutatja.
A műholdadatok alkalmazása az időjárás középtávú előrejelzésében
A numerikus időjárási modellek olyan programcsomagok, amelyek segítségével kiszámítjuk a légköri paraméterek jövőbeli állapotát. Ehhez a légkör valós állapotát tükröző gyakori bemenő adatokra van szükség. Többféle mérés mellett a programcsomag (1–6 óránként) műholdról történő méréseket is felhasznál. A felhasznált műholdadatok köre folyamatosan bővül.
A légkör összetételének tanulmányozása
Műholdakról a légkör összetétele is megfigyelhető. Különösen fontos az egészségünket érintő anyagok (pl. ózon), a légszennyező anyagok vagy az éghajlatot befolyásoló gázok (pl. szén-dioxid, vízgőz) megfigyelése, terjedésének nyomon követése.
Az OMSZ munkatársai felszíni mérésekkel verifikálták a műholdadatokból származtatott légköri ózontartalmat. 2–4% pontosak a műholdadatokból származtatható ózonmennyiségek. Az OMSZ honlapján naponta megtalálható az európai ózontérkép (6. ábra).
A vulkánkitörésekkor a légkörbe került hamufelhő megfigyelése nemcsak éghajlati, hanem repülésbiztonsági szempontból is fontos (7. ábra). Az erdőtüzek, erdőégetések és azok füstje is megfigyelhető műholdak segítségével. Ezek szintén hatással vannak az éghajlatra és a szennyező anyagok mennyiségére.
Az éghajlat megfigyelése
A műholdakról egységes mérési módszerrel kapunk nagy területről, akár az egész Földről információt, így az éghajlat megfigyeléséhez is nagy segítséget nyújtanak ezek a mérések. Számos éghajlati szempontból jelentős környezeti elemről, jelenségről szolgáltatnak adatokat a műholdak: a Földre érkező, illetve onnan távozó sugárzásokról, a hőmérsékleti, a csapadékellátottsági és a szélviszonyokban beálló változásokról, a felszínt borító növénytakaróról, valamint a tengerfelszín hőmérsékletéről, magasságáról, a tengeráramlásokról, a sarki jégsapkákról stb.
EUMETSAT
Az EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites; Meteorológiai Műholdak Hasznosításának Európai Szervezete) az európai meteorológiai műholdakat fenntartó szervezet. Elsődleges feladata megtervezni, felépíttetni, fenntartani és hasznosítani az operatívan működő meteorológiai műholdak európai rendszerét. Célja az időjárás analízisének és előrejelzésének támogatása, továbbá az éghajlat és a környezet folyamatos megfigyelésének elősegítése, beleértve a globális klímaváltozás nyomon követését is. A szervezet együttműködik más nemzetközi szervezettel (pl. ESA, NASA, JAXA, NOAA, JMA) és a tagországok nemzeti meteorológiai szolgálataival. Magyarország is tagja az EUMETSAT-nak. Magyarországon az EUMETSAT képviseletét az Országos Meteorológiai Szolgálat (OMSZ) látja el.
A 2020-as évektől technikailag új generációs operatív meteorológiai műholdak váltják fel a jelenlegieket. Ezek részben pontosabb, jobb tér- és időbeli felbontású adatokat fognak közvetíteni, részint új típusú méréseket is fognak szolgáltatni: pl. detektálni fogják a villámokat, és időben sűrű, háromdimenziós hőmérséklet-, nedvesség- és szélmezőket lehet majd származtatni az általuk mért adatokból.
Putsay Mária
Fontos megemlítenünk az EUMETSAT kormányközi szervezetet, melynek feladata, hogy az időjárással és az éghajlattal kapcsolatos műholdas adatokat, műholdképeket és termékeket – napi 24 órában, az év 365 napján – továbbítsák az EU tagállamainak nemzeti meteorológiai szolgálataihoz és más felhasználókhoz világszerte. Az EUMETSAT felelős a Sentinel–3 műholdak üzemeltetésért, és szolgáltatja a Sentinel–4, –5 és –6 műholdak adatait a meteorológiai szolgálatok számára.
