| | Βασικές Πληροφορίες
Καιρός
Ο καιρός αφορά έναν συνδυασμό διαφορετικών φαινομένων (π.χ. άνεμοι, σύννεφα, βροχόπτωση) στο χαμηλότερο στρώμα της ατμόσφαιρας, την επονομαζόμενη τροπόσφαιρα, σε συγκεκριμένες θέσεις και χρονικές στιγμές. Ο καιρός διαμορφώνεται από την ηλιακή ενέργεια που θερμαίνει την επιφάνεια της Γης και την υπερκείμενη ατμόσφαιρα. Ο καιρός εξαρτάται από παράγοντες όπως το γεωγραφικό πλάτος, η ορεογραφία (υψόμετρο και ανάγλυφο), η κατανομή ξηράς-ωκεανών, η φυτοκάλυψη και ανθρωπογενείς-γεωγραφικούς παράγοντες. Τα φυσικά χαρακτηριστικά του καιρού είναι η θερμοκρασία, η πίεση του αέρα και η υγρασία του αέρα.
Εποχές
Η γη κινείται γύρω από τον ήλιο σε ελλειπτική τροχιά. Μία πλήρης περιστροφή χρειάζεται έναν χρόνο για να ολοκληρωθεί. Ο ήλιος βρίσκεται στη μία εστία της έκλειψης και η τροχιά της γης γύρω από τον ήλιο τοποθετείται σε ένα νοητό επίπεδο, το επίπεδο της εκλειπτικής.
Ο άξονας περιστροφής της γης είναι κεκλιμένος σε γωνία 23.5° προς το επίπεδο της εκλειπτικής. Ο άξονας περιστροφής της γης δεν κινείται κατά την περιστροφή της γης γύρω από τον ήλιο. Κατά συνέπεια, το βόρειο ημισφαίριο κοιτάζει προς τον ήλιο στη διάρκεια των θερινών μηνών και αντίθετα στη διάρκεια των χειμερινών μηνών.
Αυτές οι συνθήκες προκύπτουν από τις διαφορετικές γωνίες στις οποίες η ηλιακή ακτινοβολία φτάνει στην επιφάνεια της γης στη διάρκεια του έτους. Το καλοκαίρι η γωνία πρόσπτωσης στο βόρειο ημισφαίριο είναι μεγάλη. Στη διάρκεια των χειμερινών μηνών η γωνία περιορίζεται και ο ήλιος τοποθετείται σε χαμηλότερο επίπεδο επάνω από τη γραμμή του ορίζοντα. Κατά συνέπεια, η ανατολή του ηλίου σημειώνεται αργότερα και η δύση νωρίτερα στη διάρκεια του χειμώνα στο βόρειο ημισφαίριο. Οι ημέρες είναι μικρές και, εξαιτίας του χαμηλού ηλιασμού, ψυχρές. Αυτή είναι η κατάσταση στο βόρειο ημισφαίριο. Ενώ στο βόρειο ημισφαίριο επικρατεί χειμώνας, στο νότιο ημισφαίριο ο ήλιος ανεβαίνει ψηλά και οι ημέρες είναι μεγάλες και ζεστές. Στη διάρκεια των θερινών μηνών για το βόρειο ημισφαίριο, στο νότιο ημισφαίριο επικρατεί χειμώνας. Οι εποχές είναι αντίθετες στο βόρειο και στο νότιο ημισφαίριο.
Το σημείο όπου η ηλιακή ακτινοβολία φτάνει στην επιφάνεια της γης σε ορθή γωνία μετακινείται μεταξύ 23.5° Β και 23.5° Ν στη διάρκεια του έτους. Οι εποχιακές κλιματικές διαφορές οφείλονται στην κλίση της γης κατά 23.5°. Η απόσταση της γης από τον ήλιο είναι αδιάφορη. Το βόρειο και το νότιο σημείο τροπής του ηλίου ονομάζονται βόρειος και νότιος τροπικός, ο τροπικός του καρκίνου και ο τροπικός του αιγόκερω, αντίστοιχα.
Καλοκαίρι στο βόρειο ημισφαίριο
Καλοκαίρι στο νότιο ημισφαίριο
 Καλοκαίρι στο βόρειο ημισφαίριο
 Καλοκαίρι στο νότιο ημισφαίριο
|  | Κάντε κλικ για να ανοίξετε μια μεγαλύτερη εικόνα | |
Κλιματικές ζώνες
Ο σχηματισμός κλιματικών ζωνών αποτελεί επίσης συνέπεια των διαφορετικών γωνιών ηλιακού κύματος. Υπάρχουν όμως και πολλοί άλλοι παράγοντες που επιδρούν, όπως η κατανομή ξηράς-ωκεανών, η ορεογραφία, τα ατμοσφαιρικά και ωκεάνια ρεύματα, κλπ. Ο υψηλός βαθμός συνεπίδρασης είναι άμεσα ορατός στην ενδοτροπική ζώνη σύγκλισης.
| | | Ενδοτροπική σύγκλιση |
ITC (Ενδοτροπική σύγκλιση)
Η ζώνη ενδοτροπικής σύγκλισης βρίσκεται κοντά στον ισημερινό. Η αέρια μάζα θερμαίνεται και κατά συνέπεια ανυψώνεται. Κάτω από τη θερμή μάζα αέρα δημιουργείται θερμική χαμηλή πίεση. Οι υγροί βορειοανατολικοί αληγείς από το βόρειο ημισφαίριο και οι νοτιοανατολικοί αληγείς από το νότιο ημισφαίριο συγκλίνουν.
Κατά τη ροή των αληγών οι αέριες μάζες θερμαίνονται και ανυψώνονται. Εξαιτίας της πολύ υψηλής υγρασίας στον αέρα και της πολύ υψηλής θερμοκρασίας, οι ανυψούμενες αέριες μάζες σχηματίζουν μεγάλα νέφη. Αυτά τα νέφη είναι πολύ μεγαλύτερα και παρουσιάζουν κάθετη τοποθέτηση σε σχέση με τα νέφη που εμφανίζονται στη διάρκεια καλοκαιρίας. Η κορυφή του νέφους μπορεί να φτάσει και σε ύψος 12.000 μέτρων.
Πολλές βροχές και καταιγίδες οφείλονται στον σχηματισμό τέτοιων νεφών. Η θέση της ζώνης ITC εξαρτάται από τις εποχές. Βασικά η ζώνη ITC κινείται παράλληλα με το ζενίθ του ηλίου από 20° Β σε 20° Ν. Αποκλίσεις υπάρχουν, κυρίως λόγω της έντονης ροής των αληγών. Η τελική θέση της ζώνης ITC ορίζει τον μετεωρολογικό ισημερινό.
| | Ροή αληγών | |
Αληγείς
Άνεμοι με μέση ταχύτητα 20 km/h κινούνται τακτικά προς τη δύση, παράλληλα με τις ισημερινές πλευρές της υποτροπικής ζώνης υψηλής πίεσης. Επάνω από την ξηρά και στην αφετηρία της ωκεάνιας πορείας τους, εντοπίζονται κυρίως ξηροί άνεμοι, όπως ο Χαρματτάν στη δυτική Αφρική. Στη διάρκεια της μετάβασής τους στον ωκεανό, ωστόσο, οι άνεμοι μεταφέρουν μεγάλες ποσότητες υδρατμών, και στα ορεινά φράγματα σχηματίζονται έντονες νεφώσεις και σημειώνονται βροχοπτώσεις.
Κατά μήκος του ισημερινού, οι βορειοανατολικοί και νοτιοανατολικοί αληγείς συγκλίνουν σε βαρομετρική ύφεση. Υπό την επιρροή του ηλίου στο ζενίθ του και την επακόλουθη έντονη θέρμανση της επιφάνειας του εδάφους, οι συγκλίνουσες αέριες μάζες ανυψώνονται και σχηματίζουν υγρά νέφη. Η ανύψωση των αερίων μαζών στον ισημερινό αντισταθμίζεται από υποχώρηση στις περιοχές των τροπικών, ολοκληρώνοντας τον κύκλο. (Βλέπε διάγραμμα ενδοτροπικής σύγκλισης)
Δείκτης NDVI
Ο δείκτης βλάστησης κανονικοποιημένης διαφοράς (NDVI), ο οποίος αφορά την αναλογία της απορροφούμενης ακτινοβολίας από τη φωτοσυνθετική δραστηριότητα, υπολογίζεται από το ορατό κόκκινο κανάλι και το σχεδόν υπέρυθρο κανάλι. Η υγιής βλάστηση παρουσιάζει κατακόρυφη αύξηση ανάκλασης στα 0,7 µm (σχεδόν υπέρυθρη), ενώ το έδαφος, ανάλογα με τη φύση του, παρουσιάζει γραμμική αύξηση. Όσο πιο ενεργή είναι η χλωροφύλλη, τόσο εντονότερη η αύξηση της ανάκλασης στη σχεδόν υπέρυθρη στα 0,7 - 1 µm.
Βλ. επίσης : Αρχές Τηλεπισκόπησης, Τηλεπισκόπηση σε βάθος and Χαρτογράφηση της βλάστησης
Η τυποποίηση (βάσει δεικτοποίησης) μειώνει τις τοπογραφικές και ατμοσφαιρικές επιρροές και επιτρέπει την παρατήρηση ευρύτερων περιοχών.
Ο υπολογισμός του δείκτη NDVI Landsat γίνεται ως εξής: (κανάλι4 - κανάλι3) / (κανάλι4 + κανάλι3).
Με άλλα λόγια,
| NDVI = |
σχεδόν υπέρυθρη - κόκκινη
|
σχεδόν υπέρυθρη + κόκκινη |
| | | Meteosat |
Μετεωρολογικοί δορυφόροι
Οι μετεωρολογικοί δορυφόροι που χρησιμοποιούνται για μετεωρολογική παρατήρηση λειτουργούν σε πολικές ή ισημερινές τροχιές. Αυτοί οι δορυφόροι μετρούν την ανάκλαση και την ακτινοβολία από την επιφάνεια της γης. Η ανάκλαση και η ακτινοβολία (υπέρυθρο) μπορούν να ερμηνευτούν ώστε να προκύψουν στοιχεία για την κατανομή των νεφών, τη θερμοκρασία και τις ποσότητες υδρατμών στην ατμόσφαιρα. Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στον έγκαιρο εντοπισμό τυφώνων και καταιγίδων. Λόγω της ακτινοβολίας, είναι δυνατή η μέτρηση της θερμοκρασίας σε λεπτά αέρια στρώματα και στην επιφάνεια της γης. Συνεπώς, μπορεί να καθοριστεί το ύψος στο οποίο βρίσκονται τα σύννεφα. Η μέτρηση του υπέρυθρου επιτρέπει την παρατήρηση της κατανομής νεφώσεων ακόμη και τη νύχτα.
Meteosat
- Meteosat πρώτης γενιάς:
- Όριο διακριτικότητας στο έδαφος:
- ορατό φως (VIS) 2,5 km
- υπέρυθρο (IR) 5 km
- Φασματικά κανάλια
- 1: 0,50 – 0,90 µm ορατού φωτός
- 2: 5,70 – 7,10 µm υδρατμών
- 3: 10,50 – 12,50 µm θερμικού υπέρυθρου φωτός
- Ύψος λειτουργίας στα 36.000 km
- Ρυθμός επανάληψης 30 λεπτά
- Δεδομένα από το 1978
Ορατό φως: Το κανάλι VIS λειτουργεί στο ορατό φάσμα. Μετρά την ηλιακή ακτινοβολία που ανακλά η ατμόσφαιρα και η επιφάνεια της γης. Τα σύννεφα υδροσταγονιδίων και παγοκρυστάλλων ξεχωρίζουν λόγω της εμφανέστατα υψηλότερης ανάκλασης. Πράγματι, το χιόνι και ο πάγος παρουσιάζουν παρόμοια έντονη ανάκλαση. Η ανάκλαση των υδατικών επιφανειών εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την κατεύθυνση της καταγραφής και τις συνθήκες επιφανείας.
Υδρατμοί: Το κανάλι WV λειτουργεί στη ζώνη της απορροφητικότητας υδρατμών (5,7 – 7,1 µm, μέση υπέρυθρη). Εξαιτίας της υψηλής ικανότητας απορρόφησης σ’ αυτό το εύρος μήκους κύματος, καταγράφονται κατά κύριο λόγο τιμές της μέσης και άνω τροπόσφαιρας. Η ατμοσφαιρική απορρόφηση του μέσου υπέρυθρου είναι, μάλιστα, τόσο έντονη ώστε η ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της γης είναι σχεδόν ανύπαρκτη. Κατά συνέπεια, δεν μένει τίποτε στην επιφάνεια της γης ώστε να προκληθεί ανάκλαση και παρουσιάζεται «αόρατη».
Ακόμη και σε περιοχές όπου δεν έχουν σχηματιστεί σύννεφα, τα πεδία ροής υδρατμών που εντοπίζονται στα ανώτερα ατμοσφαιρικά στρώματα μπορεί να προκαλέσουν τη δημιουργία νεφών και βροχόπτωση. Οι εικόνες έχουν συνήθως χαμηλότερη ανάλυση από τις εικόνες IR (υπέρυθρες), όμως διατίθενται τόσο την ημέρα όσο και τη νύχτα, γεγονός που αποτελεί πλεονέκτημα έναντι της ορατής απεικόνισης. Οι υδρατμοί είναι ορατοί μέρα και νύχτα, καθώς το μέσο υπέρυθρο υπάρχει μέρα και νύχτα, και δεν εξαρτάται από την ύπαρξη άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας. Η χρηστικότητα των εικόνων μειώνεται από το γεγονός ότι το περιεχόμενο υδρατμών «χαμηλού επιπέδου» είναι συχνά πολύ σημαντικό για τον σχηματισμό νεφών και τις βροχοπτώσεις. Ο χαρακτήρας «ανώτερου επιπέδου» των εικόνων μπορεί να παραλείψει τον εντοπισμό σημαντικών διακυμάνσεων στους υδρατμούς σε χαμηλότερα επίπεδα.
Θερμική υπέρυθρη: Το κανάλι IR λειτουργεί σε φασματικό εύρος με χαμηλή απορρόφηση ιχνοαερίων. Το γεγονός αυτό επιτρέπει τη μέτρηση της ακτινοβολίας μεγάλου μήκους κύματος από την επιφάνεια της γης και την επιφάνεια των νεφών. Η διαφοροποίηση μεταξύ νεφών είναι πολύ σαφής, λόγω των χαμηλότερων θερμοκρασιών τους σε σχέση με τις θερμοκρασίες στην επιφάνεια της γης. Δυσκολίες προκύπτουν με τα χαμηλά σύννεφα και τα πεδία χιονιού και παγοκρυστάλλων, τα οποία μπορεί να εμφανίσουν χαμηλές θερμοκρασίες, παρόμοιες με αυτές που παρατηρούνται στην επιφάνεια νεφών παγοκρυστάλλων.
Meteosat δεύτερης γενιάς
Ο Meteosat δεύτερης γενιάς (MSG) που επίσης ονομάζεται Meteosat 8 βρίσκεται πλέον σε λειτουργία. Διαθέτει βελτιωμένες τεχνικές προδιαγραφές. Ο MSG δημιουργεί πολυφασματικές εικόνες από την επιφάνεια της γης και συστήματα νεφών με διπλάσιους ρυθμούς (κάθε 15 αντί κάθε 30 λεπτά) από τον σημερινό Meteosat, ενώ διαθέτει πολύ μεγαλύτερο αριθμό φασματικών καναλιών (δώδεκα έναντι τριών του Meteosat). Επίσης προσφέρει άκρως βελτιωμένη γεωμετρική ανάλυση (1km για το ορατό κανάλι υψηλού ορίου διακριτικότητας και 3 km για τα υπόλοιπα). Τα οκτώ κανάλια θα είναι θερμικού υπέρυθρου, παρέχοντας σταθερά δεδομένα σχετικά με τη θερμοκρασία στην επιφάνεια νεφών, ξηράς και θάλασσας, καθώς και άλλες πληροφορίες. Χρησιμοποιώντας κανάλια που απορροφούν όζον, υδρατμούς και διοξείδιο του άνθρακα, ο MSG δίνει επίσης στους μετεωρολόγους τη δυνατότητα να αναλύσουν τα χαρακτηριστικά ατμοσφαιρικών αέριων μαζών, επιτρέποντας τη δημιουργία τρισδιάστατης απεικόνισης της ατμόσφαιρας. Δύο από τα οκτώ υπέρυθρα κανάλια διατίθενται στην αρχική σελίδα του Eumetsat (ευρωπαϊκός οργανισμός για την εκμετάλλευση μετεωρολογικών δορυφόρων). Οι δυνατότητες του σημερινού Meteosat θα διατηρηθούν.
Πηγή: Eumetsat
| |
