Teledetectie Si Fotointerpretare Satelitul Cloudsat

CUPRINS

Satelitul CloudSAT

Introducere

Scopul acestei teme este prezentarea satelitului CloudSAT, lansat la 28.aprilie.2006 , a misiuni si echipamentelor acestuia, in vederea monitorizari mediului inconjurator si supravegherea suprafetei terestre la scara locala, macroregionala si globala, in special de a urmari eventualele tendinte de schimbare in diverse domenii de activitate, in cazul misiuni satelitului CloudSAT , ne ajuta la o mai buna intelegere a mecanici climatice si a impactului poluari asupra atmosferei .

Lucrarea de fata este alcatuita din „ 5 ” parti principale si anume :

Prezentarea misiuni de teledetectie si a problemelor de mediu supravegheate prin teledetectie ;

Prezentarea platformei spatiale, a principalelor sistemelor de teledetectie amplasate pe satelit ;

Prezentarea particularitatilor imaginilor furnizate de catre captorul principal: rezolutie sol, rezolutie radiometrica etc. ;

Raspunderea la unele intrebari cu privire la aportul misiunii de teledetectie a satelitului CloudSAT, in efortul global de reducere a impactul asupra mediului ;

Concluzii cu privire la misiunea satelitului CloudSAT .

Avand in vedere nevoia tot mai mare de cercetare in privinta monitorizari mediului inconjurator si supravegherea suprafetei terestre, de-a lungul timpului si in prezent s-au demarat si se demareaza tot mai multe proiecte sub aspectul cercetari.

Astfel in lucrarea de fata mi-am propus sa abordez una din cele mai importante misiuni de teledetectie , selectate in cadrul agentiei NASA inca din anul 1999 in cadrul progamului „NASA's Earth System Science Pathfinder” supravegheat de Directia Misiunilor Stiintifice NASA cu scopul de a oferi masuratori necesare pentru a sprijini cercetarea stiintifica . Aceasta misiune avand o varietate de obiective stiintifice legate de stiinta Pamantului inclusiv studii ale atmosferei, oceanelor, suprafetelor de teren si regiuni poluate .

Prezentarea misiuni de teledetectie si a problemelor de mediu supravegheate prin teledetectie

NASA a lansat pe data de 28. aprilie. 2006 satelitii Calipso si CloudSAT, sateliti care vor ajuta la o mai bun intelegere a mecanicii climatice si a impactului poluari asupra atmosferei, incercand sa descifreze secretele norilor ( sursa – Mediafax ).

Lansarea celor doi sateliti prevazuta la data de 28 aprilie 2006 la ora 10:02 GMT a fost executata cu ajutorul unei rachete americane Delta-II de la Vandenberg, California.

Familia de rachete americane Delta II sunt rachete aparute la inceputul anului 1960, fiind tipul de rachete cele mai de succes, in misiunil e de trimitere a satelitilor in cosmos, avand un motor principal Rocketdyne RS-27A. motorul avand o putere aproximativ 920,782 newtoni ,motorul foloseste un combustibil numit Aerozine 50 care este un amestec de hidrazina si dimetil hidrazina. Racheta are o inaltime de 39 m, costul de fabricatie al unei astfel de rachete Delta II fiind de aproximativ 61 milioane dolari.( Fig.1 – Delta II rocket )

Vehicolul de lansare Delta II ( Fig. 1) dispune intr-o prima etapa , la inceputul lansari de combustibil lichid, iar intr-o alta etapa combustibil solid .

Cei doi minisateliti se vor alatura proiectului franco-american pentru studiul atmosferei numit "A-Train" . Pentru acest proiect au mai fost lansati trei sateliti, aflati deja pe orbita. Instrumentele plasate la bordul celor doi sateliti sunt de ultima generatie, urmand sa furnizeze imagini tridimensionale ale formatiunilor de nori .

Sensibilitatea marita a acestor instrumente va permite realizarea unei distinctii intre aerosoli, particulele fine aflate in suspensie in atmosfera si precipitatii, astfel se va crea o mai buna viziune asupra fenomenelor de poluare a atmosferei si in cea ce priveste cercetarea.
"Noile informatii furnizate de CloudSat vor raspunde la chestiuni fundamentale, precum formarea ploilor si a zapezilor, distributia lor pe glob si modul in care formatiunile noroase afecteaza climatul terestru", a explicat Graeme Stephens, un climatolog de la Universitatea din Colorado si coordonator stiintific al misiunii CloudSat.

Studiul norilor este esential pentru intelegerea fenomenului de incalzire globala, pentru ca influenteaza cantitatea de energie solara retinuta de atmosfera sau reflectata in spatiu. Incalzirea atmosferei este in mare parte produsa de acumularile de gaze cu efect de sera, mai ales cele de dioxid de carbon.

Minisatelitii CloudSAT si CALIPSO lansati impreuna de la baza spatiala Vandenberg California, au fost plasati pe o orbita la 705 kilometri altitudine .

Spre deosebire de navele spatiale trimise pe alte planete, comete sau asteroizi , data/perioada de lansare trebuie calculata in functie de alinierea planetelor, sateliti care orbiteaza pamantul cum ar fi CloudSAT sau CALIPSO , data/perioada de lansare nu trebuie sa fie bazata pe calcule avand in vedere alinierea planetelor.

Data de lansare a acestor sateliti care orbiteaza in jurul pamantului cu diferite scopurii de cercetare se bazeaza doar pe disponibilitatea acestora, a vehiculelor de lansare ( rachete ) si nu in ultimul rand pe baza unor simulari concise avand in vedere multitudinea de dispozitive instalate pe satelit.

Sateliti care orbiteaza in jurul pamantului cu toate ca perioada de lansare nu trebuie sa fie bazata pe alinierea planetelor, acestia nu trebuie lansati in orce perioada a zlilei , astfel lansarile realizanduse in cele mai multe cazuri in primele ore ale diminetei sau seara tarziu (sursa: nasa.mission.cloudsat.gov) .

CloudSAT si CALIPSO au fost lansati pe o orbita helio-sincrona, care zboara in apropiere de nordul si sudul polilor pamantului .

Orbita helio-sincrona fiind o orbită polară în care satelitul trece deasupra ecuatorului de fiecare dată la același moment de timp solar local.

Lansarea

In cazul in care vehicolul de lansare Delta II va fi lansat, in prima etapa un motor si patru bostere ( rachetute mai mici, acronim – SRB – Solid rocket booster ) se aprind in momentul lansari, racheta ridicandu-se vertical de pe rampa de lansare . Saptezeci si patru de secunde dupa ridicare, cureaua de sustinere a boosterelor este arsa si acestea vor fi aruncate in puncte stabilite anterior de specialisti .

La aproximativ 11 minute si 10 secunde dupa decolare motorul principal opreste temporal arderea . La aproximativ 59 de minute si 56 de secunde dupa lansare incepe dinou arderea , in acel moment naveta spatiala este pe orbita circulara la 695km deasupra pamantului.

Cea de-a treia etapa prezinta separarea celor doi sateliti CALIPSO si CloudSAT la aproximativ 97 de minute dupa decolare. Dupa separare satelitul CloudSAT a fost manevrat pe orbita helio-sincrona, fiind orbita sa operationala, aflata la altitudinea de 705 km (438 mile) deasupra pamantului, din momentul acela satelitul a fost perfect operational incepandu-si misiunea de cercetare. Toata aceasta perioada a durat 34 de zile, din momentul lansari si pana in momentul in care satelitul a fost perfect operational, putand sa-si desfasoare activitateade cercetare in vederea survolari formatiunilor noroase, pentru o mai buna intelegere a mecanicii climatice si a impactului poluari asupra atmosferei.

In concluzie aceasta misiunea pe care o desfasoara satelitul CloudSAT, are ca principal obiectiv de a imbunatati intelegerea in cea ce priveste aspectele climei Pamantului .

Datele diferitilor sateliti, lansati in acest scop sunt sinergice, combinatia observatiilor date de satelitul CloudSAT cu cele ale satelitilor CALIPSO si Aqua, ajuta specialisti in domeniu in o mai buna intelegere a climei Pama ntului, si in creerea unor prognoze pe tim p indelungat .

Figura 2 – ne prezinta satelitul CloudSAT care, zboara in formatie pe aceiasi orbita alaturi de satelitii de teledetectie : CALIPSO, AQUA, AURA, PARASOL.

SURSA: cloudsat.atmos.colostate.edu/

Prezentarea platformei spatiale

Prezentarea sistemelor de teledetectie amplasate pe satelit

Dintre tarile care au lansat platforme spatiale pentru supravegherea mediului inconjurator, prospectarea de resurse sau alte scopuri, SUA a trimis pana in ziua de azi cele mai multe platforme de teledetectie, printre care si satelitul de teledetectie CloudSAT .

Prin satelit de teledetectie se intelege un satelit artificial al Pamantului, care descrie o orbita circumterestra care este cvasi-circulara.

Vectorii de teledetectie reprezinta platforme fixe sau mobile, cu sau fara oameni la bord pe care sunt amplasati captorii de teledetectie.

In cadrul satelitului CloudSAT, principalul instrument de teledetectie il reprezinta radarul de nori profilat ( Cloud Profiling Radar – CPR ) .

Este un radar care masoara puterea norilor in functie de distanta de la radar, lucrand la o frecventa relativ scazuta de 94 GHz.

Implementarea acestui radar de nori (CPR ) a durat 3 ani , lucrandu-se la acesta inca din anul 2003, fiind dezvoltat la NASA in colaborare cu Agentia Spatiala Canadiana, lucrand la acesta oameni de stiinta precum: Dr. Eastwood Im, Dr. Stephen L. Durden, Dr. Chilian Wu .

Cerinta radarului de nori ( CPR ) a fost : sensibilitatea definita de un factor minim de reflexie detectabil, fiind cel mai puternic radar construit . Pentru a obtine detectarea unui nor la o frecventa destul de scurta ( <94GHz ) radarul a necesitat amplasarea unei antene de mare putere. Frecventa de 94 GHz aleasa pentru acest radar ofera cea mai buna posibilitate de detectare, de asemenea cele mai multe radare noi functionand tot la o frecventa de 94GHz.

Acest radar este cel mai sensibil radar de nori din lume, fiind de 1000 de ori mai sensibil decat radarele meteo curente.

Datele tehnice ale radarului CPR sunt prezente in ANEXA3 Tabel 1 .

Celelalte sisteme care compun satelitul CloudSAT sunt :

panourii solare ;

radiometru de baleere ;

radiometre de foarte mare rezolutie ;

detectorii de protoni ;

antena radar ;

receptoare GPS ;

propulsoare .

Fig. 3 Sistemele amplasate pe satelit

SURSA: directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/c-missions/cloudsat

Radarul de nori ( Cloud Profiling Radar – CPR ), este reprezentat in ANEXA 1 FIG1.

Prezentarea particularitatilor imaginilor furnizate de catre captorul principal .

Satelitul CloudSAT, lansat in 2006 are cel mai sensibil radar de nori din lume ( Cloud Profiling Radar – CPR ), fiind de 100 de ori mai sensibil decat radarele meteo curente.

Acesta colecteaza date despre structura verticala a norilor, inclusiv cantitatile de apa lichida si gheata din acestia, arata cum nori afecteaza cantitatea de unde de lumina transmisa de catre soare si a radiatiilor terestre care trece prin atmosfera, toate acestea reprezentand surse de eroare in creerea modelelor climatice.

Prin masuratorile realizate cu ajutorul satelitului, s-a redus erorile de predictie atat climatice cat si a vremi.

Imaginile furnizate de CloudSAT da informatii valoroase in cea ce priveste structura verticala a uraganelor, cicloanele tropicale.

Fig. 4 CloudSAT Infrared Imagery (IR) Fig. 5 89 GHz AMSR-E

SURSA: jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA12198

Imaginea de mai sus arata o sectiune verticala in centrul furtunii/taifunului.

Imagine capturata de satelitul CloudSAT este a celui mai puternic taifun vazut pana in prezent, cu vanturi mixte de peste 249 km/h (155 mile/h), acesta a avut loc Vestul Pacificului pe data de 15 septembrie 2009 .

Dupa cum se vede in imaginile alaturate satelitul CloudSAT, datorita radarului CPR ( radar de nori ), fiind cel mai performant din aceasta gama, de peste 100 de ori mai sensibil decat un radarele meteo, acesta patrunde prin nor, putand furniza informatii valoroase cu privire la structura verticala a norilor sau cicloanelor. Astfel acest satelit a adus un aportul important in cea ce priveste studiul norilor, si prognoza a vremi.

Astfel cu ajutorul satelitului CloudsAT,

s-a putut realiza prognoze fixe asupra

zonelor in care se va forma tornade,

furtunii precum si intensitatea si persistenta acestora in Statele Unite ale

Americi. Fig. 6 – CloudSAT – radarul CPR

SURSA: eohandboock.com

Astfel in imaginile de mai jos este prezentat cel mai violent uragan din ultimi 30 fiind sondat cu sute de victime, acesta formandu-se in Atlanticul de Nord, si ajugand pana pe uscat in orasul Veracruz – Mexic, aceasta cartografiere fiind posibila doar cu ajutorul satelitului de teledetectie CloudSAT.

Fig. 7 SURSA: cyclonextreme.cloudsat.com Fig. 8

Fig. 9

Aportul misiunii de teledetectie al satelitului CloudSAT in efortul global de reducere a impactului asupra mediului

Satelitul CloudSAT, lansat pe data de 28. aprilie.2006, cu scopul de a ne ajuta la o mai buna intelegere a mecanici climatice si a impactului poluari asupra atmosferei, aceasta misiune de teledetectie are un aport deosebit in efortul global de reducere a impactului asupra mediului .

In vederea monitorizari mediului inconjurator si supravegherea atmosfere, misiunea satelitului CloudSAT a fost si ieste de a urmari eventualele tendinte de schimbare mecanici climatice, si in cea ce priveste studiul formatiunilor noroase .

Datorita sistemelor avansate amplasate pe satelit si in special a radarului de nori ( Cloud Profiling Radar – CPR ), satelitul CloudSAT furnizeaza informatii/imagini utile in vederea analizei atmosferei, formatiunilor noroase si unor cataclismelor naturale ( tornade , cicloane ). Astfel cu ajutorul satelitului CloudSAT, sa localizat locul de formare a numeroase cicloane in SUA si Mexic, desigur cu ajutorul satelitului sunt realizate numeroase predictii climatice.

Concluzii

Misiunea de teledetectie a satelitului CloudSAT are urmatoarele obiective stiintifice:

Reprezentarea profilelor de nori si predictii climatice ;

Evaluarea propietatilor norilor si promovarea de noi metode de teledetectie pentru observarea tuturor aspectelor legate de formatiunile noroase ;

Contribuie la o mai buna intelegere a efectului aerosolilor prin investigarea efectului acestora pe baza studiilor formatiunilor noroase;

Contribuie la emiterea de alerte in cazul unor fenomene meteo extreme .

Studiul norilor este esential pentru intelegerea fenomenului de incalzire globala, pentru ca influenteaza cantitatea de energie solara retinuta de atmosfera sau reflectata in spatiu. Incalzirea atmosferei fiind in mare parte produsa de acumularile de gaze cu efect de sera.

Cel mai important echipament de teledetectie amplasat pe satelit este radarul de nori Cloud Profiling Radar, fiind mai sensibil de 100 de ori decat radarele meteo, astfel cu ajutorul acestui radar se pot da predictii foarte sigure in cea ce priveste directia de deplasare si compozitia formatiunilor noroase.

Misiunea satelitului de teledetectie CloudSAT a fost selectate in cadrul agentiei NASA inca din anul 1999 in cadrul progamului „NASA's Earth System Science Pathfinder” supravegheat de Directia Misiunilor Stiintifice NASA cu scopul de a oferi masuratori necesare pentru a sprijini cercetarea stiintifica in cea ce priveste formatiunile noroase cat si studiul atmosferei.

ANEXA 1

Fig. 1 Radarul de nori ( Cloud Profiling Radar – CPR )

SURSA: cloudsat.atmos.colostate.edu/

Fig. 2 Radarul de nori ( Cloud Profiling Radar – CPR )

SURSA: cloudsat.atmos.colostate.edu/

ANEXA 2

Fig. 3,4 Satelitul CloudSAT in spatiu, model 3D

SURSA – turbosquid.com/3d-models/maya-cloudsat-nasa-earth-observation/446537

ANEXA 3

Tabel 1 – Datele tehnice ale radarului de nori – Cloud Profiling Radar ( CPR )

SURSA – en.wikipedia.org/wiki/CloudSat

Raport cu privire la plagiat – Plagiarism Detector

BIBLIOGRAFIE

http://cloudsat.atmos.colostate.edu/mission

http://cloudsat.atmos.colostate.edu/publications

http://cloudsat.atmos.colostate.edu/education

http://www.cloudsat.cira.colostate.edu/

http://en.wikipedia.org/wiki/CloudSat

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CloudSat_in_the_lower_part_of_the_dual-payload_attach_fitting.jpg

https://climatedataguide.ucar.edu/climate-data/combined-cloudsat-spaceborne-radar-and-calipso-spaceborne-lidar-cloud-fraction-dataset

http://www.turbosquid.com/3d-models/maya-cloudsat-nasa-earth-observation/446537

http://ccplot.org/

http://ccplot.org/img/orbit-modis_x31+cloudsat.png

https://cimss.ssec.wisc.edu/snaap/overshootingtop/

http://space.skyrocket.de/doc_sdat/cloudsat.htm