„Няма по-сляп от онзи, който не иска да види.“

Многогодишния опит по използването на метеорологичните спътници за наблюдения и сбора на информация в различните страни показал висока ефективност на извършването на метеорологичните наблюдения от различни височини заедно с наземните наблюдения. Особеността на такива наблюдения се явява получаването на комплекс от данни в три мерно пространство, необходими за по-качествен анализ и прогноза за хидрометеорологична обстановка. За решаване на тези задачи се използват метеорологичните космически системи (МКС).

Метеорологична космическа система представлява група от космически апарати, намиращи се на средни и високи орбити, в съвкупност със система автоматични метеорологични станции, установени в трудно достъпни райони, и океанографски буйове, а също така с наземни комплекси за прием и обработка на информацията.

Източници на метеорологична информация при наблюдение на Земята от космоса се явяват пространствени и времеви вариации на интензивността на електромагнитните вълни, отразени или излъчени от системата на „постилащата повърхност – атмосферата”. Измерването на характеристиките на полето на електромагнитното излъчване на различни дължини на вълните се явяват основа за оценка на параметрите на физическото състояние на атмосферата, океана и повърхността на сушата. За тази цел се използват методите на дистанционното сондиране на Земята, представляващи съвкупност от методи за измерване на параметрите на физическото състояние на постилащата повърхност и атмосферата с помощта на прибори, разположени на някакво разстояние от обектите на изследване.

Към основните средства за дистанционното сондиране се отнасят метеорологичните изкуствени спътници на Земята (МИСЗ) – космическата автоматична обсерватория, оборудвана със сложно електротехническо, електронно, оптично механическо и радио електронно оборудване за измерване, сондиране и предаване на информацията. Такъв спътник, изведен на околоземна орбита, предоставя възможност за обзор на значителни площи от земната повърхност в течение на сравнително кратък промеждутък от време. Това се достига както на различни отдалечения на МИСЗ от земната повърхност, така и с програмиране на неговото движение относно Земята. Използването в качеството на носител на измерителна апаратура МИСЗ осигуряват:

– осъществяване на глобални наблюдения, в това число и над трудно достъпни региони на Земята;

– сбор, частична обработка на борда и предаване на глобалните данни в метеорологичните центрове;

– практически моментните изследвания на атмосферата и постилащата повърхност в две три измерения.

За разлика от контактните (преките) измервания с прибори за дистанционни (косвено) сондиране се получава информация за средата по пътя на измерване на ефектите от взаимодействията с нея на различни излъчвания. В зависимост от природата на регистрираното електромагнитно излъчване с дистанционното сондиране на Земята може да се осъществи с пасивни и активни методи.

Болшинството устройства за сондиране на Земята от космоса представляват чувствителни приемници на излъчвания (пасивно сондиране). Ограниченото използване на активните методи на дистанционното сондиране с помощта на МИСЗ се обуславя основно с голямото потребление на енергия от сканиращата апаратура.

Към основните изисквания при избора на орбита на МИСЗ могат да се отнесат:

– осигуряване на широка полоса на обзора от страна на спътника;

– предоставяне на възможности за получаване на високо разрешение на космическото изображение на обектите от атмосферата и земната повърхност;

– осигуряване на изискваната за метеорологичните наблюдения периодичност;

– получаване на метеорологични данни над конкретен географски район в определено време.

Тези изисквания могат да бъдат удовлетворени по пътя на избора на височина, форма и наклон на орбитата, а също по пътя на определяне на оптималното време за пускане в действие на МИСЗ. Поради това за метеорологичните наблюдения преди всичко се използват средно орбитални МИСЗ с височина на полета 600-1500 км, а за сбора на обобщена информация от голяма площ обикновено се използват геостационарни спътници, имащи височина на орбитата около 36 хиляди км. Освен това е важно орбитите на МИСЗ да са взаимно свързвани. Това изискване позволява да се решат комплекс от задачи, свързани с глобални метеорологични наблюдения.

За получаване на метеорологична информация за състоянието на атмосферата и постилащата повърхност на Земята на МИСЗ се установява комплекс бордова апаратура. Този комплекс може да бъде условно разделен на две групи: комплекс от научна апаратура и комплекс от служебна апаратура.

Комплексът от научна апаратура е предназначен за получаване на информация за състоянието на атмосферата и постилащата повърхност на Земята, а комплекса от служебната апаратура е предназначен за поддържане на нормалното функциониране на научната апаратура и въобще на спътника като цяло.

Научната апаратура позволява получаването на информация във вид на космическо изображение или количествени характеристики, а също така абсолютните значения на собственото излъчване на системата „Земя – атмосфера”. Режима на работа на научната апаратура се определя от програмата за конкретни наблюдения.

Към 2010 г чуждестранните космически средства за дистанционно сондиране на Земята са представени от доста голямо количество космически апарати (КА);

– САЩ (Landsat-7, Ikonos-2, Quick Bird-2, OrbView-3, GeoEye-1, World View-2, World View-3, GOES, POES, NPOESS);

– Европейско космическо агентство (ЕКА) (Spot-5 и Jason-2, Radar sat-1 и Radar sat-2, Cosmo-Sky med, Cosmo-3, ERS-2, Envisat-1, Terra Sar-X, Rapid Eye);

– Индия (IRS, Cartosat-2A, Risat, IMS-1);

– Израел (EROS-B, EROS-C, TECSAR);

– Япония (Adeos-1, Adeos-2, Alos);

– Китай ((HJ-1A, – 1B, Yaogan-5);

• редица други страни, разполагащи със собствени спътници за наблюдение от космоса, създадени в кооперация с водещи космически държави.

На кратко ще разгледаме МКС на САЩ. Основната организация, занимаваща се с различни видове изследвания и изучаване на океана и атмосферата в САЩ се явява Националното управление по океана и атмосферата (National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA), структурно входящи в Министерството на търговията (Department of Commerce). Това управление е било създадено на 3 октомври 1970 г. В негово подчинение се намира Националната служба по изследване на океана (National Ocean Survey) Национална метеорологична служба (National Weather Service) и Националната служба по определяне на морските рибни ресурси (National Marine Fisheries Service).

За непосредственото управление на космическите системи, а също така със сбора и обработката на данните, получавани от Националната метеорологична служба и други ведомства е била създадена специална служба NESDIS (National Environmental Satellite, Date, and Information Service). Центъра за управление се намира в Сютланд (щата Мериленд).

Оперативната спътникова система на NOAA се състои от геостационарни спътници, предназначени за краткосрочното прогнозиране и мониторинга на метеорологичната обстановка и полярно орбиталните спътници, които предоставят информация за много по-дългосрочни прогнози. Данните от тези спътници позволяват да се извършва глобален мониторинг на хидрометеорологичната обстановка.

Геостационарните спътници за наблюдение на обкръжаващата среда GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) обикалят около Земята по геостационарна орбита със скорост, съответстваща на скоростта на въртене на Земята. Това им позволява непрекъснато да наблюдават от една и съща позиция повърхността на Земята. Те осигуряват информация за състоянието на повърхността на Земята и обкръжаващата среда през всеки половин час.

Първия геостационарен метео спътник (GOES-1) (рис. 1) бил изведен в орбита на 16 октомври 1975 г. Към поколението спътници GOES-1 (А), 2 (В), 3 (С). Спътниците GOES 1-12 (D-M) от второ поколение били изведени в орбита в периода 1980-2001 г. Извеждането на GOES 13-15 (N-P) от трето поколение станало през 2006-2010 г. (рис. 2).

Рис. 1 Външен вид на МИСЗ от серията GOES.

Рис. 2. Снимки, направени от спътника GOES-13 на 28 март 2016 г.

Многогодишния опит по използването на метеорологичните спътници за наблюдения и сбора на информация в различните страни показал висока ефективност на извършването на метеорологичните наблюдения от различни височини заедно с наземните наблюдения. Особеността на такива наблюдения се явява получаването на комплекс от данни в три мерно пространство, необходими за по-качествен анализ и прогноза за хидрометеорологична обстановка. За решаване на тези задачи се използват метеорологичните космически системи (МКС).

Метеорологична космическа система представлява група от космически апарати, намиращи се на средни и високи орбити, в съвкупност със система автоматични метеорологични станции, установени в трудно достъпни райони, и океанографски буйове, а също така с наземни комплекси за прием и обработка на информацията.

Източници на метеорологична информация при наблюдение на Земята от космоса се явяват пространствени и времеви вариации на интензивността на електромагнитните вълни, отразени или излъчени от системата на „постилащата повърхност – атмосферата”. Измерването на характеристиките на полето на електромагнитното излъчване на различни дължини на вълните се явяват основа за оценка на параметрите на физическото състояние на атмосферата, океана и повърхността на сушата. За тази цел се използват методите на дистанционното сондиране на Земята, представляващи съвкупност от методи за измерване на параметрите на физическото състояние на постилащата повърхност и атмосферата с помощта на прибори, разположени на някакво разстояние от обектите на изследване.

Към основните средства за дистанционното сондиране се отнасят метеорологичните изкуствени спътници на Земята (МИСЗ) – космическата автоматична обсерватория, оборудвана със сложно електротехническо, електронно, оптично механическо и радио електронно оборудване за измерване, сондиране и предаване на информацията. Такъв спътник, изведен на околоземна орбита, предоставя възможност за обзор на значителни площи от земната повърхност в течение на сравнително кратък промеждутък от време. Това се достига както на различни отдалечения на МИСЗ от земната повърхност, така и с програмиране на неговото движение относно Земята. Използването в качеството на носител на измерителна апаратура МИСЗ осигуряват:

– осъществяване на глобални наблюдения, в това число и над трудно достъпни региони на Земята;

– сбор, частична обработка на борда и предаване на глобалните данни в метеорологичните центрове;

– практически моментните изследвания на атмосферата и постилащата повърхност в две три измерения.

За разлика от контактните (преките) измервания с прибори за дистанционни (косвено) сондиране се получава информация за средата по пътя на измерване на ефектите от взаимодействията с нея на различни излъчвания. В зависимост от природата на регистрираното електромагнитно излъчване с дистанционното сондиране на Земята може да се осъществи с пасивни и активни методи.

Болшинството устройства за сондиране на Земята от космоса представляват чувствителни приемници на излъчвания (пасивно сондиране). Ограниченото използване на активните методи на дистанционното сондиране с помощта на МИСЗ се обуславя основно с голямото потребление на енергия от сканиращата апаратура.

Към основните изисквания при избора на орбита на МИСЗ могат да се отнесат:

– осигуряване на широка полоса на обзора от страна на спътника;

– предоставяне на възможности за получаване на високо разрешение на космическото изображение на обектите от атмосферата и земната повърхност;

– осигуряване на изискваната за метеорологичните наблюдения периодичност;

– получаване на метеорологични данни над конкретен географски район в определено време.

Тези изисквания могат да бъдат удовлетворени по пътя на избора на височина, форма и наклон на орбитата, а също по пътя на определяне на оптималното време за пускане в действие на МИСЗ. Поради това за метеорологичните наблюдения преди всичко се използват средно орбитални МИСЗ с височина на полета 600-1500 км, а за сбора на обобщена информация от голяма площ обикновено се използват геостационарни спътници, имащи височина на орбитата около 36 хиляди км. Освен това е важно орбитите на МИСЗ да са взаимно свързвани. Това изискване позволява да се решат комплекс от задачи, свързани с глобални метеорологични наблюдения.

За получаване на метеорологична информация за състоянието на атмосферата и постилащата повърхност на Земята на МИСЗ се установява комплекс бордова апаратура. Този комплекс може да бъде условно разделен на две групи: комплекс от научна апаратура и комплекс от служебна апаратура.

Комплексът от научна апаратура е предназначен за получаване на информация за състоянието на атмосферата и постилащата повърхност на Земята, а комплекса от служебната апаратура е предназначен за поддържане на нормалното функциониране на научната апаратура и въобще на спътника като цяло.

Научната апаратура позволява получаването на информация във вид на космическо изображение или количествени характеристики, а също така абсолютните значения на собственото излъчване на системата „Земя – атмосфера”. Режима на работа на научната апаратура се определя от програмата за конкретни наблюдения.

Към 2010 г чуждестранните космически средства за дистанционно сондиране на Земята са представени от доста голямо количество космически апарати (КА);

– САЩ (Landsat-7, Ikonos-2, Quick Bird-2, OrbView-3, GeoEye-1, World View-2, World View-3, GOES, POES, NPOESS);

– Европейско космическо агентство (ЕКА) (Spot-5 и Jason-2, Radar sat-1 и Radar sat-2, Cosmo-Sky med, Cosmo-3, ERS-2, Envisat-1, Terra Sar-X, Rapid Eye);

– Индия (IRS, Cartosat-2A, Risat, IMS-1);

– Израел (EROS-B, EROS-C, TECSAR);

– Япония (Adeos-1, Adeos-2, Alos);

– Китай ((HJ-1A, – 1B, Yaogan-5);

• редица други страни, разполагащи със собствени спътници за наблюдение от космоса, създадени в кооперация с водещи космически държави.

На кратко ще разгледаме МКС на САЩ. Основната организация, занимаваща се с различни видове изследвания и изучаване на океана и атмосферата в САЩ се явява Националното управление по океана и атмосферата (National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA), структурно входящи в Министерството на търговията (Department of Commerce). Това управление е било създадено на 3 октомври 1970 г. В негово подчинение се намира Националната служба по изследване на океана (National Ocean Survey) Национална метеорологична служба (National Weather Service) и Националната служба по определяне на морските рибни ресурси (National Marine Fisheries Service).

За непосредственото управление на космическите системи, а също така със сбора и обработката на данните, получавани от Националната метеорологична служба и други ведомства е била създадена специална служба NESDIS (National Environmental Satellite, Date, and Information Service). Центъра за управление се намира в Сютланд (щата Мериленд).

Оперативната спътникова система на NOAA се състои от геостационарни спътници, предназначени за краткосрочното прогнозиране и мониторинга на метеорологичната обстановка и полярно орбиталните спътници, които предоставят информация за много по-дългосрочни прогнози. Данните от тези спътници позволяват да се извършва глобален мониторинг на хидрометеорологичната обстановка.

Геостационарните спътници за наблюдение на обкръжаващата среда GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) обикалят около Земята по геостационарна орбита със скорост, съответстваща на скоростта на въртене на Земята. Това им позволява непрекъснато да наблюдават от една и съща позиция повърхността на Земята. Те осигуряват информация за състоянието на повърхността на Земята и обкръжаващата среда през всеки половин час.

Първия геостационарен метео спътник (GOES-1) (рис. 1) бил изведен в орбита на 16 октомври 1975 г. Към поколението спътници GOES-1 (А), 2 (В), 3 (С). Спътниците GOES 1-12 (D-M) от второ поколение били изведени в орбита в периода 1980-2001 г. Извеждането на GOES 13-15 (N-P) от трето поколение станало през 2006-2010 г. (рис. 2).

Рис. 1 Външен вид на МИСЗ от серията GOES.

Рис. 2. Снимки, направени от спътника GOES-13 на 28 март 2016 г.