Evropské družice z řady MTG-S (Meteosat Third Generation Sounder) budou vytvářet zbrusu nové typy datových produktů, které jsou mimořádně vhodné pro sledování nebezpečných projevů počasí. Evropská kosmická agentura našla hned pět způsobů, jakým tyto družice změní způsob, jakým předpovídáme počasí. Už brzy nás čeká start první družice z této řady, MTG-S1, která bude usazena na geostacionární dráze ve výšce 36 000 kilometrů a už tahle první družice je připraven na to, aby provedla revoluci v postupech, jakými předpovídáme nebezpečné počasí. Na rozdíl od snímkovacích družic, které doplňují řadu MTG, bude MTG-S1 využívat infračervený přístroj k sondování atmosféry k zachycení dat i teplotě, vlhkosti a stopově zastoupených plynech v různých výškových úrovních sloupce atmosféry. Tato data tak pomohou vytvořit trojrozměrné mapy naší atmosféry.

Údaje pomohou detekovat a předvídat rychle se vyvíjející a potenciálně nebezpečné meteorologické systémy. Podpoří tak aplikace poskytující přesnější výstrahy před počasím, pomáhající komunitám připravit se na bouře, varovat piloty před oblastmi s neviditelnými turbulencemi a podpořit plány na omezení klimatických rizik, což ve výsledku zachrání životy a omezí škody na majetcích a infrastruktuře.

„Tato mise změní předpověď počasí, protože nám pomocí inovativních kosmických technologií přinese trojrozměrné údaje o atmosféře a umožní rychleji reagovat na extrémní počasí,“ uvedla Simonetta Cheli, ředitelka programů ESA pro pozorování Země a dodala: „Během vývoje této mise jsem byla ohromena odhodláním a odbornými znalostmi, které prokázaly týmy ESA a našich evropských partnerů. Ráda bych všem zúčastněným poděkovala za jejich spolupráci. Jejich tvrdá práce znamená, že tato mise přispěje k lepšímu předpovídání počasí ve prospěch občanů.“

1) Nová dimenze předpovědí počasí

Až doposud se evropská flotila geostacionárních meteodružic spoléhala výhradně na snímkování. Tyto přístroje dokáží pořizovat snímky Země ve vysokém rozlišení, takže jsou nenahraditelné při sledování pohybu mraků a bouřkových systémů. Ovšem snímkovací družice poskytují pouze dvourozměrná data – ukazují, co se děje na vrcholu atmosféry, ale nikoliv to, co se odehrává níže. Infračervený sondážní přístroj na palubě MTG-S1 představuje úplně novou schopnost měření infračervených spekter na každém ze svých pixelů. S využitím těchto informací mohou vědci detekovat rozložení vlastností, jako je teplota, či vlhkost nejen horizontálně, ale i vertikálně. Použitá metoda (tzv. spektrometrie s Fourierovou transformací) detekuje jedinečné „otisky prstů“ v infračerveném záření, které vznikají, když plyny v atmosféře vyzáří, či pohltí infračervené záření.

„MTG-S1 nás posune od plochách snímků k plně trojrozměrným pohledům na atmosféru,“ vysvětluje Tobias Guggenmoser, hlavní inženýr užitečného nákladu programu MTG-S z agentury ESA a dodává: „Zaznamenáním 1700 infračervených kanálů každou půlhodinu můžeme rozřezat oblohu na jednotlivé vrstvy a sledovat v nich teplotu, vlhkost, ale i stopově zastoupené plyny. Pracovníci vytvářející předpovědi tak mohou přesně vidět, co se děje v jaké výšce.“

2) Rychlejší varování před nebezpečným počasím

Krátkodobá předpověď počasí pracuje s krátkými časovými úseky – povětšinou jde o předstih v řádu minut až pár hodin. To je kriticky důležité zejména u jevů jako jsou bouřky, tornáda, či bleskové záplavy. Schopnost MTG-S1 opětovně nasnímat Evropu každých 30 minut a poskytnou vertikální profily teploty a vlhkosti znamená, že meteorologové dostanou aktualizace o podmínkách v atmosféře prakticky v reálném čase. Infračervený sondážní přístroj může být využit k identifikaci vertikálních pohybů vzduchu včetně teplotní inverze, kde je vrstva chladného vzduchu zachycena pod teplejším vzduchem. Inverze mohou tlumit bouřkovou aktivitu, dokud se inverze nezhroutí a neuvolní energii v podobě prudkých lijáků nebo krupobití. Bez vertikálních dat jsou inverze pro tradiční zobrazovače neviditelné – ale pomocí hyperspektrálního sondážního přístroje na MTG-S1 budou zřetelné.

„Některé typy bouří se vyvíjejí velmi rychle a vertikální dynamika atmosféry hraje v tomto procesu klíčovou roli,“ vysvětluje James Champion, projektový manažer MTG z ESA a dodává: „Pozorováním klíčových markerů, jako je teplota, či rychlost větru, ve třech rozměrech a jejich sledováním v průběhu času můžeme detekovat tyto bouře hned na počátku jejich vývoje, což zvětší náskok pro včasné varování.“

3) Bezpečnější nebe pro leteckou dopravu

Turbulence jsou trvalou hrozbou letecké dopravy. Pro piloty i cestující představují jak zdroj nepohodlí, tak i nebezpečí. Někdy je příčina viditelná, ale někdy se turbulence vyskytují i za jasného počasí. K turbulencím může docházet například při nárazech větru nad horskými pásmy, kdy se vzduch tlačí vzhůru v neviditelných vlnách, které se mohou šířit na velké vzdálenosti. Velké riziko pro letecké motory představují také zrnka sopečného popela. Vertikální profilování teploty a vlhkosti od MTG-S1 spojené s předpovědí větrného pohybu umožní meteorologům přesně zaměřit tyto skryté hrozby.

„Letectví je jedním z nejdůležitějších oborů, které budou těžit z přínosů dat družice MTG-S1,“ poznamenal James Champion a dodal: „Díky trojrozměrnému obrazu teploty, větru a vlhkosti, který se vyvíjí v čase, pomůže MTG-S1 meteorologickým agenturám identifikovat více těchto turbulentních oblastí a přesněji předpovídat jejich dráhu. Pro letecké společnosti a řídící letového provozu to znamená inteligentnější plánování letů.“

4) Podpora klimatu a životního prostředí

Družice Meteosat poskytují velkoformátové datové soubory již od roku 1977. Nyní do tohoto balíku informací přidá MTG-S1 data z infračerveného sondování , čímž obohatí klimatické záznamy. Měřením teploty a vlhkosti v různých úrovních atmosféry může infračervený sonážní přístroj detekovat skleníkové plyny jako oxid uhelnatý, oxid uhličitý, metan, či ozon.

„S MTG-S1 nejenže předpovíme zítřejší bouře, ale také vybudujeme dlouhodobé záznamy potřebné ke sledování klimatické změny,“ vysvětluje James Champion a dodává: „Data ze sondážního přístroje budou zpracována extrémně náročnými algoritmy, aby poskytly úřadům s rozhodovacími pravomocemi informace o složení atmosféry. Umožní jim tak vyvinout a implementovat přesnější postupy a předpisy k omezení rizik spojených s klimatem.“

Jedním z efektů změny klimatu je zvýšená pravděpodobnost extrémního počasí. Zlepšením krátkodobých předpovědí nám MTG-S1 pomůže omezit rostoucí nebezpečí. MTG-S1 je ukázkovým příkladem toho, jak pozorování z kosmického prostoru podporuje úsilí o včasné a přesné získávání údajů o nepříznivém počasí, sledování změn životního prostředí a monitorování znečištění ovzduší.

5) Navržen pro budoucnost

MTG-S1 nastaví nový standard, jelikož jeho infračervený sondážní přístroj patří mezi nejnáročnější a nejschopnější hyperspektrální sondážní přístroje, jaké kdy byly postaveny pro použití v kosmickém prostoru. Určení správné technologie pro cíle mise – a zajištění, aby splňovala náročné technické standardy ESA – vyžadovalo odborné znalosti z celé řady oborů. „Infračervený sondážní přístroj je pravděpodobně doposud tím nejambicióznějším příkladem této technologie,“ přiznává Tobias Guggenmoser a dodává: „Jelikož bude na meteodružici, musí pracovat nepřetržitě bez problémů. V MTG týmu ESA máme lidi se zkušenostmi s tímto druhem přístrojů, ale také experty na palubní zpracování dat, či přesné mechanismy. To nám umožnilo vést vývoj nejen sondážního přístroje samotného, ale také schopnosti našich průmyslových partnerů, čímž byly položeny základy pro budoucí generaci družic.“

Ke startu družice MTG-S1 by mělo dojít nejdříve v červenci 2025 a na její palubě bude také přístroj Copernicus Sentinel-4. Družice i tento přístroj již dorazily na Floridu, odkud je má vynést raketa Falcon 9.

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/26586287-1-eng-GB/MTG-Sounder_satellite_over_the_equator.jpg
https://www.esa.int/…/26722580-1-eng-GB/MTG-S_and_Sentinel-4_undergo_pre-launch_manoeuvres.jpg
https://www.esa.int/…/The_Copernicus_Sentinel-4_spectrometer_prior_to_integration_on_MTG-S1.jpg
https://www.esa.int/…/25045185-2-eng-GB/The_MTG_Infrared_Sounder_prior_to_integration_on_MTG-S1.jpg