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 фронтови, 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 термички 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.

МерењаУреди

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. [1] [2] 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. [3] [4] Особено големи разлики помеѓу реконструираните температурни серии се случуваат во неколку моменти кога има мало временско преклопување помеѓу последователните сателити, што ја отежнува интеркалибрацијата.

Инфрацрвени мерењаУреди

Мерења на површинатаУреди

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. [5]

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. [6] Од 1982 година, [7] 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. [8]

Над копното враќањето на температурата од зрачењето е потешко, поради нехомогеностите на површината. [9] Спроведени се студии за ефектот на урбаниот топлински остров преку сателитски снимки. [10] 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 фронтови) како што се студените фронтови на нивото на земјата. [11] 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. [12]

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 308 K (35 °C; 95 °F) . [13] Спектрорадиометарот за сликање со умерена резолуција на сателитот Тера може да детектира топлински жаришта поврзани со шумски пожари, вулкани и индустриски жаришта. [14]

Атмосферскиот инфрацрвен звучник на сателитот Аква, лансиран во 2002 година, користи инфрацрвена детекција за мерење на температурата во близина на површината. [15]

Мерења на стратосфератаУреди

Мерењата на стратосферската температура се направени од инструментите на Stratospheric Sounding Unit (SSU), кои се триканални инфрацрвени (IR) радиометри. [16] 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 фреквенција, 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, интер-калибрацијата 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. [17]

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. [18] [19] 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. [20]

 
Температурен тренд на врвот на стратосферата (TTS) 1979–2006 година.

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. [21]

Од 1996 година, трендот е малку позитивен [22] поради обновувањето на озонот спротиставен на трендот на ладење од 0,1 што е во согласност со предвиденото влијание на зголемените стакленички гасови. [21]

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

Глобален тренд(К/декада) [23]

ТМС 1978-11 2017-01 −0,583
ТУС 1978-11 2017-01 −0,649
ТТС 1979-07 2017-01 −0,728

Микробранови мерењаУреди

 
Функциите за мерење на МЕК врз основа на стандардната атмосфера на САД.

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 фреквенции; овие различни фреквенциски 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.

Мерења на температурата на други планетиУреди

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 Термички емисионски 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.

НаводиУреди

  1. National Research Council (U.S.). Committee on Earth Studies (2000). „Atmospheric Soundings“. Issues in the Integration of Research and Operational Satellite Systems for Climate Research: Part I. Science and Design. Washington, D.C.: National Academy Press. стр. 17–24. doi:10.17226/9963. ISBN 978-0-309-51527-6. Архивирано од изворникот на 7 June 2011. Посетено на 17 May 2007.
  2. Uddstrom, Michael J. (1988). „Retrieval of Atmospheric Profiles from Satellite Radiance Data by Typical Shape Function Maximum a Posteriori Simultaneous Retrieval Estimators“. Journal of Applied Meteorology. 27 (5): 515–49. Bibcode:1988JApMe..27..515U. doi:10.1175/1520-0450(1988)027<0515:ROAPFS>2.0.CO;2.
  3. Mears, Carl A.; Wentz, Frank J. (2016), „Sensitivity of Satellite-Derived Tropospheric Temperature Trends to the Diurnal Cycle Adjustment“, Journal of Climate, 29 (10): 3629–3646, Bibcode:2016JCli...29.3629M, doi:10.1175/JCLI-D-15-0744.1
  4. Mears, Carl A.; Wentz, Frank J. (2009), „Construction of the Remote Sensing Systems V3.2 Atmospheric Temperature Records from the MSU and AMSU Microwave Sounders“, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 26 (6): 1040–1056, Bibcode:2009JAtOT..26.1040M, doi:10.1175/2008JTECHA1176.1
  5. M. J. Schwartz et al., Validation of the Aura Microwave Limb Sounder temperature and geopotential height measurements Архивирано на 7 август 2020 г., JGR: Atmospheres, Vol. 113, No. D15, 16 August 2008. https://doi.org/10.1029/2007JD008783 Архивирано на 21 февруари 2021 г.. Retrieved 9 January 2020.
  6. Krishna Rao, P.; Smith, W. L.; Koffler, R. (1972). „Global Sea-Surface Temperature Distribution Determined from an Environmental Satellite“. Monthly Weather Review. 100 (1): 10–4. Bibcode:1972MWRv..100...10K. doi:10.1175/1520-0493(1972)100<0010:GSTDDF>2.3.CO;2. Архивирано од изворникот на 21 February 2021. Посетено на 26 November 2019.
  7. National Research Council (U.S.). NII 2000 Steering Committee (1997). The unpredictable certainty: information infrastructure through 2000; white papers. National Academies. стр. 2. ISBN 9780309060363. Архивирано од изворникот на 8 March 2020. Посетено на 25 September 2016.
  8. Cynthia Rosenzweig; Daniel Hillel (2008). Climate variability and the global harvest: impacts of El Niño and other oscillations on agroecosystems. Oxford University Press United States. стр. 31. ISBN 978-0-19-513763-7. Архивирано од изворникот на 18 August 2020. Посетено на 25 September 2016.
  9. Jin, Menglin (2004). „Analysis of Land Skin Temperature Using AVHRR Observations“. Bulletin of the American Meteorological Society. 85 (4): 587–600. Bibcode:2004BAMS...85..587J. doi:10.1175/BAMS-85-4-587. Архивирано од изворникот на 21 February 2021. Посетено на 26 November 2019.
  10. Weng, Qihao (May 2003). „Fractal Analysis of Satellite-Detected Urban Heat Island Effect“ (PDF). Photogrammetric Engineering & Remote Sensing. 69 (5): 555–66. doi:10.14358/PERS.69.5.555. Архивирано од изворникот (PDF) на 3 March 2016. Посетено на 14 January 2011.
  11. David M. Roth (14 December 2006). „Unified Surface Analysis Manual“ (PDF). Hydrometeorological Prediction Center. стр. 19. Архивирано од изворникот (PDF) на 29 September 2006. Посетено на 14 January 2011.
  12. Chris Landsea (8 June 2010). „Subject: H1) What is the Dvorak technique and how is it used?“. Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory. Архивирано од изворникот на 25 January 2014. Посетено на 14 January 2011.
  13. Грешка во повикувањето на Шаблон:Наведена изјава за печат: Параметарот title мора да се определи
  14. Wright, Robert; Flynn, Luke; Garbeil, Harold; Harris, Andrew; Pilger, Eric (2002). „Automated volcanic eruption detection using MODIS“ (PDF). Remote Sensing of Environment. 82 (1): 135–55. Bibcode:2002RSEnv..82..135W. CiteSeerX 10.1.1.524.19. doi:10.1016/S0034-4257(02)00030-5. Архивирано од изворникот (PDF) на 9 August 2017. Посетено на 5 January 2018.
  15. Harvey, Chelsea (18 April 2019). "It's A Match: Satellite and Ground Measurements Agree on Warming" Архивирано на 15 декември 2019 г., Scientific American. Retrieved 8 January 2019.
  16. Lilong Zhao et al. (2016). "Use of SSU/MSU Satellite Observations to Validate Upper Atmospheric Temperature Trends in CMIP5 Simulations Архивирано на 12 јануари 2020 г.", Remote Sens. 8(1), 13; https://doi.org/10.3390/rs8010013 Архивирано на 21 февруари 2021 г.. Retrieved 12 January 2019
  17. Wang, Likun; Zou, Cheng-Zhi; Qian, Haifeng (2012). „Construction of Stratospheric Temperature Data Records from Stratospheric Sounding Units“. Journal of Climate. 25 (8): 2931–46. Bibcode:2012JCli...25.2931W. doi:10.1175/JCLI-D-11-00350.1. Архивирано од изворникот на 11 January 2020. Посетено на 12 January 2020.
  18. Shine, K. P.; Bourqui, M. S.; Forster, P. M. de F.; Hare, S. H. E.; Langematz, U.; Braesicke, P.; Grewe, V.; Ponater, M.; Schnadt, C. (2003). „A comparison of model-simulated trends in stratospheric temperatures“. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 129 (590): 1565–55. Bibcode:2003QJRMS.129.1565S. doi:10.1256/qj.02.186. Архивирано од изворникот на 21 February 2021. Посетено на 12 January 2020.
  19. „United Nations Environment Programme“. grida.no. Архивирано од изворникот на 3 June 2016. Посетено на 9 April 2018.
  20. Clough, S.A.; M. J. Iacono (1995). „Line-by-line calculation of atmospheric fluxes and cooling rates 2. Application to carbon dioxide, ozone, methane, nitrous oxide and the halocarbons“. Journal of Geophysical Research. 100 (D8): 16519–16535. Bibcode:1995JGR...10016519C. doi:10.1029/95JD01386. Архивирано од изворникот на 10 April 2011. Посетено на 15 February 2010.
  21. 21,0 21,1 Thompson, David W. J.; Solomon, Susan (2009). „Understanding Recent Stratospheric Climate Change“ (PDF). Journal of Climate. 22 (8): 1934. Bibcode:2009JCli...22.1934T. CiteSeerX 10.1.1.624.8499. doi:10.1175/2008JCLI2482.1. Архивирано од изворникот (PDF) на 9 July 2009. Посетено на 12 January 2020.
  22. Liu, Quanhua; Fuzhong Weng (2009). „Recent Stratospheric Temperature Observed from Satellite Measurements“. SOLA. 5: 53–56. Bibcode:2009SOLA....5...53L. doi:10.2151/sola.2009-014.
  23. National Environmental Satellite, Data, and Information Service (December 2010). „Microwave Sounding Calibration and Trend“. National Oceanic and Atmospheric Administration. Архивирано од изворникот на 17 December 2009. Посетено на 2012-02-13.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)

Надворешни врскиУреди