Přejít na hlavní obsah
AKTUALITA: Zatím nejteplejší den roku 2019

Družicová meteorologie

K tomu, aby si člověk mohl udělat dobrou představu o počasí a vyhodnotit si, jakým způsobem se bude dále vyvíjet, nestačí jen pozemní pozorování či zapsat data z meteorologické stanice. Zapotřebí je podívat se na řadu dalších pomocníků, mezi které můžeme mimo jiné zařadit i družicové snímky.

Tip: Aktuální družicové snímky Česka

Družice GOES-8
Americká družice GOES-8 Zdroj: Wikipedia

Historie
Za počátek satelitní meteorologie můžeme označit soupeření USA a Sovětského svazu o to, kdo vyšle do vesmíru první satelit, který by umožnil nepřetržité monitorování počasí. První impuls dali Rusové, kterým se podařilo vyslat první satelit s názvem Sputnik. Na to zareagovali Američané tím, že v roce 1960 vyslali do vesmíru družici Tiros-1, která k Zemi doručila první televizní snímek (snímky Země byly k dispozici již dříve, jednalo se však pouze o jednorázové využití raket – první pokus se v tomto případě uskutečnil v roce 1946).

První televizní snímek Země
První televizní snímek Země z družice Tiros-1 Zdroj: Wikipedia

Dráhy družic
Družice se kolem země pohybují po dvou drahách. První z nich je označována jako LEO (Low Earth Orbit). Družice na této dráze sondují Zemi z relativně nízkých výšek (600 až 1500 km nad povrchem). Svoje využití našli v meteorologii ale i ve špionáži. Pro družice určené k meteorologii je příznačná výška okolo 850 km nad zemí. Ne zcela přesně jsou také označovány jako družice s polární drahou letu díky tomu, že jejich každý přelet je uskutečňován nad polární oblastí, kterou přelétávají většinou dvakrát za den. Druhý typ drah je označován jako GEO (Geostationary Earth Orbit). V tomto případě družice zdánlivě visí nad určitým místem na zemském povrchu. Toto místo se nachází přibližně na rovníku, proto družice snímá oblast do přibližně 80 stupně jižní či severní šířky, jelikož dále družice nevidí (případně je úhel snímání tak malý, že je obraz značně deformován). Výška družice je zvolená tak, aby se její oběžná doba shodovala s rotací Země (téměř 36 000 km). Jejich výhoda spočívá v tom, že snímají určitou oblast nepřetržitě, ale s horší kvalitou, než je tomu u družic obíhajících po dráze LEO.

Příklady využívaných družic a jejich přístrojů
Evropská společnost EUMETSAT využívá na geostacionární dráze od roku 2002 družice s názvem Meteosat, konkrétně MSG (Meteosat Second Generation). V současné době vlastní dvě družice (Meteosat-8 a Meteosat-9). Jedna družice se nachází nad bodem, který je průsečíkem rovníku a nultého poledníku, druhá je posunutá na 9,5° v. d. Hlavním přístrojem na těchto satelitech je SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imarer). Jedná se o radiometr, který snímá zemský povrch jednou za 15 minut a má 12 spektrálních kanálů (VIS, NIR, IR, WV, HRV), z nichž má většina rozlišení v nadiru (bod, ležící přímo pod družicí) 3x3 km (oblast Evropy 4x6 km), ale kanál HRV (High Resolution Visible) je ve střední Evropě charakterizován rozlišením přibližně 2x3 km. Další družice s geostacionární drahou jsou například GOES (USA), Feng-Yun FY (Čína), nebo KALPANA-1 (Indie). Pokud se podíváme na obsazení LEO dráhy evropskými družicemi, dospějeme k názvu METOP. První sonduje Zemi již od roku 2006, druhá se přidala v roce 2012. Dalšími meteorologickými družicemi pohybujícími se po LEO dráze jsou například Meteor (Rusko), Resurs (Rusko), FY (Čína).

Spektrální kanály


Spektrální kanál je část spektrálního pásma (elektromagnetické záření s vymezeným rozsahem vlnové délky), která je vhodně vybrána k mapování meteorologické situace (například oblačnosti). Je popsán pořadovým číslem nebo přibližnou střední vlnovou délkou. Tyto kanály lze rozdělit na dva základní druhy, které závisí na zdroji záření.

Snímek z období požárů na Peloponéském poloostrově
Snímek z období požárů na Peloponéském poloostrově Zdroj: ČHMÚ

Solární kanály
Ze 12 kanálů, které nám zprostředkovává přístroj SEVIRI na družicích MSG, jsou 4 označovány jako solární kanály, protože zobrazují množství odraženého slunečního záření. Oblasti s vodou potom na snímcích můžeme spatřit jako nejtmavší, zemský povrch jako světlejší (tmavší je oblast s vegetací) a oblačnost je s nejsvětlejší barvou. Barva se odlišuje u oblaků tvořených vodními kapičkami tím, jak jsou mohutné, u ledových oblaků záleží zobrazení na vlnové délce. Rozlišujeme celkem tři typy kanálů - VIS (Visible), NIR (Near InfraRed) a HRV (High Resolution Visible). Kanál HRV má výhodu v daleko lepším rozlišení. Intenzita barvy je dána měřenou fyzikální veličinou odrazivost zemského povrchu.

Tepelné kanály
Další skupinou jsou tepelné kanály. Dominuje zde tepelné vyzařování Země. Intenzita barvy na snímku je dána fyzikální veličinou radiační teplota. Jde o WV (Water Vapour) 6.2, WV 7.3, IR (InfraRed) 8.7, IR 9.7, IR 10.8, IR 12.0 a IR 13.4. Pouze kanál IR 3.9 je na rozhraní mezi výše zmíněnými, jelikož v noci je pro něj určující tepelné záření Země, ale přes den obsahuje i příspěvek odraženého slunečního záření. Tepelné kanály se dále dělí podle toho, zda záření prochází atmosférou bez jeho absorpce (atmosférickým oknem) IR 8.7, IR 10.8 a IR 12.0, nebo jsou cílené na určitou složku atmosféry. Na pohlcování vodní párou jsou zaměřeny WV 6.2 a WV 7.3, na částečnou absorpci ozónem IR 9.7 a oxidem uhličitým IR 13.4. Zmiňované kanály WV 6.2 a WV 7.3 jsou projektovány tak, že nás informují o obsahu vodní páry v atmosféře (každý má jako hlavní jinou výšku troposféry), tudíž na nich nerozpoznáme většinou zemský povrch. Tmavší barva znamená nižší teplotu a vlhkost. Zviditelněno je proudění ve vyšších hladinách. U kanálu IR 10.8 téměř nedochází k absorpci záření. Nejtmavší barvou je znázorněna nejteplejší oblast (povrch Země) a čím více se barva blíží k bílé, tím je teplota nižší. Nejsvětleji bývají zobrazeny vrcholky bouřkové oblačnosti, které mohou přerůstat hranici tropopauzy. Ostatní kanály jsou ovlivněny více či méně absorpcí. Většinou jsou o poznání chladnější a můžeme spatřovat i povrch Země.

Kompozity
Další odnoží satelitní meteorologie mohou být různé kompozity. Jednotlivé snímky se mezi sebou odečítají či sčítají a tím vznikají produkty na lokalizování a zvýraznění meteorologických jevů, například mlhy, sopečný prach, sníh apod.

RGB kompositní snímky
RGB kompositní snímky z kanálů VIS0.6, VIS0.8 a IR10.8 (v severní Africe patrné úplné zatmění Slunce Zdroj: ČHMÚ
Encyklopedie

Encyklopedie počasí

Přečtěte si další články z naší rozsáhlé encyklopedie počasí, která shrnuje poznatky o meteorologii a počasí. Pochopíte řadu základních meteorologických prvků a způsob vytváření předpovědí počasí.