Zprávy ze světa

3a5fa_suomi-ilu
09.05.2012

Družice Suomi NPP

Nová družice agentury NASA pořizuje každý den snímky pokrývající celou Zemi.

Družice Suomi NPP odstartovala 28.10.2011 na raketě Delta 7920-10C z kosmodromu Western Test Range umístěného na americké vojenské základně Vandenberg. Družice o hmotnosti 2128 kg dosáhla oběžné dráhy ve výšce 824 km, kde se pohybuje rychlostí 8 km/sec, tj. 28 800 km/hod. Doba životnosti družice se předpokládá nejméně 5 let.

Na palubě družice Suomi NPP je pět vědeckých přístojů, největším (o hmotnosti 252 kg) je zobrazovací radiometr VIIRS (z angl. Visible Infrared Imaging Radiometer Suite), snímající povrch Země ve 22 různých pásmech vlnových délek v oblasti viditelného a infračerveného světla při nadirových rozlišeních 375 metrů a 750 metrů a šíři záběrů 3000km. První pokusný snímek byl pořízen senzorem VIIRS dne 21.11.2011.

První snímek pořízený radiometrem VIIRS na družici Suomi NPP dne 21.11.2011 zachycuje východní pobřeží  Severní Ameriky od Hudsonova zálivu až po Floridu, Kubu a severní pobřeží Venezuely. Zdroj NASA/NPP Team

 

Obr.: První snímek pořízený radiometrem VIIRS na družici Suomi NPP dne 21.11.2011 zachycuje východní pobřeží Severní Ameriky od Hudsonova zálivu až po Floridu, Kubu a severní pobřeží Venezuely. Zdroj NASA/NPP Team

Družice se pohybuje po polární a zároveň heliosynchronní oběžné dráze. Polární oběžná dráha je dráha natolik výrazně skloněná vůči rovině zemského rovníku, že se družice obíhající po takové dráze dostává i nad obě polární oblasti a může tak snímkovat celý povrch Země.
Heliosynchronní oběžná dráhe je pak dráha, kdy je při pohledu ze Země pohyb družice synchronizován s pohybem Slunce, tj. družice prolétá nad body stejné zeměpisné šířky ve stejný místní čas a tím je snímá za stejných světelných podmínek.
Při šíři záběru 3000 km, době oběhu po polární oběžné dráze okolo Země 101 minut a v kombinaci s rotací Země, nasnímá družice radiometrem VIIRS každý den celý povrch Země. Díky tomu, že je dráha družice zároveň heliosynchronní, lze z těchto pásů sestavit stejnorodě vypadající mozaiku celého povrchu Země pro každý den.

První globální data ze senzoru VIIRS družice Suomi NPP zachycují povrch celé planety v průběhu dne 24.11.2011. Jednotlivé pásy jsou pořízeny za stejných světelných podmínek, jsou ale rozeznatelné kvůli světlejším okrajím, kde jsou data pořizována pod větším úhlem a světlo prochází atmosférou šikmo po delší trase. Více světla je zde pohlceno nebo rozptýleno a na okraji každého pásu tak vznikají zdánlivě zamlženější severojižní pruhy. Arktida zde chybí pouze kvůli nedostatečnému osvětlení oblasti v tomto ročním období, kdy tu vládne polární noc. Zdroj: NASA, NPP Land Product Evaluation and Testing Element.

 

Obr. První globální data ze senzoru VIIRS družice Suomi NPP zachycují povrch celé planety v průběhu dne 24.11.2011. Jednotlivé pásy jsou pořízeny za stejných světelných podmínek, jsou ale rozeznatelné kvůli světlejším okrajím, kde jsou data pořizována pod větším úhlem a světlo prochází atmosférou šikmo po delší trase. Více světla je zde pohlceno nebo rozptýleno a na okraji každého pásu tak vznikají zdánlivě zamlženější severojižní pruhy. Arktida zde chybí pouze kvůli nedostatečnému osvětlení oblasti v tomto ročním období, kdy tu vládne polární noc. Zdroj: NASA, NPP Land Product Evaluation and Testing Element.

Data ze senzoru VIIRS doplňují a pokračují v datech pořizovaných senzory MODIS umistěných na družicích Aqua a Terra. Senzor VIIRS je umístěn na vyšší oběžné dráze, takže dokáže na rozdíl od MODISu pokrýt celý povrch Země bez mezer, byť za cenu o něco nižšího rozlišení 375 metrů (rozlišení dat MODISu je 250 metrů).

Data ze senzoru MODIS na družici Terra pořízená 24.11.2011, tedy stejného dne jako první globální data ze senzoru VIIRS. Jednodenní data ze senzoru MODIS mají mezery v pokrytí mezi jednotlivými pásy v oblasti rovníku. Slepá místa by zůstala i při kombinaci dat MODIS z obou družic Terra a Aqua. Data ze senzoru VIIRS družice NPP takové mezery neobsahují, ovšem za cenu o něco nižšího rozlišení. Zdroj: NASA

 

Obr. Data ze senzoru MODIS na družici Terra pořízená 24.11.2011, tedy stejného dne jako první globální data ze senzoru VIIRS. Jednodenní data ze senzoru MODIS mají mezery v pokrytí mezi jednotlivými pásy v oblasti rovníku. Slepá místa by zůstala i při kombinaci dat MODIS z obou družic Terra a Aqua. Data ze senzoru VIIRS družice NPP takové mezery neobsahují, ovšem za cenu o něco nižšího rozlišení. Zdroj: NASA

Další sadou přístrojů na družici Suomi NPP je OMPS (z angl. Ozone Mapping and Profiler Suite) umožňující mapovat koncentraci ozónu i určovat vertikální profily jeho koncentrace. Důležitá ozonová vrstva zemské atmosféry absorbuje škodlivé ultrafialové záření. Počátkem 80.let bylo poprvé pozorováno její výrazné zeslabení, nejdříve a nejvíce nad Antarktidou, kde v roce 1985 poklesla až na polovinu dlouhodobého průměru. Pravděpodobným pachatelem jsou freony, které se používaly v chladicích a hnacích médiích, hasicích přístrojích a čisticích prostředcích. Tyto látky se průmyslově vyráběly už od roku 1930 a přestože to jsou plyny poměrně těžké, dokáží proniknout až do stratosféry, kde se z nich odštěpuje chlór a fluor, který pak způsobuje rozklad ozónu. Po dohodě o omezení používání freonů Montrealským protokolem z roku 1987 ukončily průmyslové země jejich výrobu mezi lety 1994 až 1996, rozvojové země měly ukončit jejich výrobu do roku 2010. Problémem je, že chemické látky rozkládající ozón vydrží v atmosféře až stovky let, působí totiž pouze jako katalyzátor, takže z reakce vycházejí nezměněné a mohou rozkládat další a další molekuly ozónu. Proto je nadále důležité sledovat jak rychle (případně zda vůbec) se ozonová vrstva dlouhodobě obnovuje. Sada přístrojů OMPS pokračuje v již třicetileté sérii družicových měření koncentrace ozónu.

Družicová měření koncentrace ozónu zahájila už před třiceti lety družice Nimbus7 a nyní v nich budou pokračovat přístroje OMPS na palubě družice Suomi NPP. Zdroj: NASA/NOAA

 

Obr. Družicová měření koncentrace ozónu zahájila už před třiceti lety družice Nimbus7 a nyní v nich budou pokračovat přístroje OMPS na palubě družice Suomi NPP. Zdroj: NASA/NOAA

Dalším přístojem na palubě družice je systém CERES (z angl. Clouds and the Earth’s Radiant Energy system) pro studium globální energetické bilance měřením záření odraženého a vyzařovaného Zemí . Oblastí studia CERESu je energetická rovnováha Země a vliv dalších faktorů, jako je například oblačnost. Hustá oblačná pokrývka odráží velkou část přicházejícího slunečního záření, čímž Zemi ochlazuje, ale na druhou stranu oblačná vrstva jako izolace omezuje tepelné ztráty vyzařováním energie ze Země do okolní, čímž se teplota na Zemi naopak zvyšuje. Který z obou efektů bude kdy převažovat záleží na vlastnostech každé konkrétní oblačné pokrývky. Tímto měřením energie odražené oblačností a energií vyzářených povrchem Země na místech s a bez oblačností se tak určuje výsledný vliv oblaků na celkovou energetickou bilanci Země.

V tomto výčtu poslední soupravou přístrojů na palubě této družice je souprava označovaná jako CrIMSS (z angl. Cross-track Infrared Microwave Sounding Suite), která se skládá z přístroje CrIS (z angl. Cross-track Infrared Sounder) pro vertikální sondáž atmosféry v oboru infračerveného záření k určení výškových profilů teploty, vlhkosti a tlaku vzduchu a přístroje ATMS (z angl. Advanced Technology Microwave Sounder) pro vertikální sondáž atmosféry v oboru mikrovlnného záření a data z tohoto přístroje v kombinaci s daty z CrIS umožní výpočet profílů atmosférické teploty a koncentrace vodních par.

Původně byla celá družice označována jenom jako NPP, po vypuštění bylo její jméno rozšířeno na Suomi NPP podle Vernera E. Suomiho (1915-1995), meteorologa na Wisconsinské univerzitě, který je považován za jednoho ze zakladatelů oboru družicové meteorologie. K průkopnickým činům Vernera Suomiho patří především zkonstruování plochého radiometru pro polární družici Explorer 7 (vypuštěnou v roce 1959) a pro geostacionární družici ATS-1 (vypuštěnou v roce 1966) navrhl stále užívaný způsob kontinuálního snímání obrazu Země pomoci rotační skenovací kamery, čímž vznikají ilustrativní série snímků vývoje počasí, které se dodnes prezentují divákům při televizních předpovědích.

Družice Suomi NPP má být předchůdcem plánovaného Společného systému družic na polárních drahách JPSS (z angl. Joint Polar Satellite systém), vzniklého rozhodnutím Bílého domu v roce 2010 na základě restrukturovaného původního projektu Národní systém environmentálních družic na polárních drahách NPOESS (z angl. National Polar-orbiting Environmental Satellite System), kdy byl původní koncept rozdělen mezi více sponzorských agentur. Původně název družice NPP označoval zkratku z Přípravný projekt sytému NPOES ( z angl. Npoess Preparatory Project), po změně konceptu byla zkratka zachována, ale nyní se vykládá jako Národní partnerská družice na polární dráze (z angl. National Polar-orbiting Partnership), přičemž partnerství obsažené v názvu se týká spolupráce agentury NASA, Národního úřadu pro oceán a atmosféru NOAA (z angl. National Oceanic and Atmospheric Administration) a Ministerstva obrany.

Družice Suomi NPP je přechodným stupněm mezi původními družicemi pozorování Země EOS (z angl. Earth Observing system) a novými družicemi společného systému JPSS. Z praktického hlediska jde o družici meteorologickou, klimatologickou i družici dálkového průzkumu Země, která sice nabízí data v poměrně nízkém rozlišení, ale s každodenním globálním pokrytím a vysokým počtem snímaných barevných kanálů od viditelného světla po infračervenou oblast. Data z družice Suomi NPP mají sloužit ke zpřesňování klimatologických modelů, zlepšování vícedenních meteorologických předpovědí počasí včetně nebezpečných jevů jako jsou hurikány, vyhledávání a sledování rozsáhlých požárů, ale mohou si najít využití i v dalších ekologických a zemědělských aplikacích.

 

nahoru

zpět