Satellittemperaturmätningar
Satellittemperaturmätningar är slutsatser av atmosfärens temperatur på olika höjder samt havs- och landtemperaturer som erhålls från radiometriska mätningar av satelliter . Dessa mätningar kan användas för att lokalisera väderfronter , övervaka El Niño-södra oscillationen , bestämma styrkan hos tropiska cykloner , studera urbana värmeöar och övervaka det globala klimatet. Skogsbränder , vulkaner och industriella hot spots kan också hittas via värmebilder från vädersatelliter.
Vädersatelliter mäter inte temperatur direkt. De mäter strålning i olika våglängdsband . Sedan 1978 mikrovågssonderingsenheter (MSU) på National Oceanic and Atmospheric Administrations polära satelliter i omloppsbana mätt intensiteten av uppströmmande mikrovågsstrålning från atmosfäriskt syre , vilket är relaterat till temperaturen hos breda vertikala lager av atmosfären. Mätningar av infraröd strålning som hänför sig till havsytans temperatur har samlats in sedan 1967.
Satellitdatauppsättningar visar att under de senaste fyra decennierna har troposfären värmts upp och stratosfären har svalnat. Båda dessa trender överensstämmer med påverkan av ökande atmosfäriska koncentrationer av växthusgaser .
Mått
Satelliter mäter inte temperatur direkt. De mäter strålning i olika våglängdsband, som sedan måste inverteras matematiskt för att få indirekta inferenser av temperatur. De resulterande temperaturprofilerna beror på detaljer i de metoder som används för att erhålla temperaturer från strålningar. Som ett resultat har olika grupper som har analyserat satellitdata producerat olika temperaturdatauppsättningar.
Satellitens tidsserie är inte homogen. Den är konstruerad av en serie satelliter med liknande men inte identiska sensorer. Sensorerna försämras också med tiden, och korrigeringar är nödvändiga för orbitaldrift och sönderfall. Särskilt stora skillnader mellan rekonstruerade temperaturserier uppstår vid de få tillfällen då det finns liten tidsmässig överlappning mellan på varandra följande satelliter, vilket gör interkalibrering svår. [ citat behövs ]
Infraröda mätningar
Ytmått
Infraröd strålning kan användas för att mäta både temperaturen på ytan (med "fönster" våglängder för vilka atmosfären är genomskinlig) och atmosfärens temperatur (med våglängder för vilka atmosfären inte är transparent, eller mätning av molntoppstemperaturer i infraröda fönster).
Satelliter som används för att hämta yttemperaturer via mätning av termisk infraröd i allmänhet kräver molnfria förhållanden. Några av instrumenten inkluderar Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR), Along Track Scanning Radiometers (AASTR), Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS), Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) och ACE Fourier Transform Spectrometer (ACE‐FTS) ) på den kanadensiska SCISAT-1- satelliten.
Vädersatelliter har funnits tillgängliga för att härleda information om havsytans temperatur (SST) sedan 1967, med de första globala kompositerna som inträffade under 1970. Sedan 1982 har satelliter använts alltmer för att mäta SST och har gjort det möjligt att se dess rumsliga och tidsmässiga variation mer fullständigt . Till exempel har förändringar i SST övervakade via satellit använts för att dokumentera utvecklingen av El Niño-södra oscillationen sedan 1970-talet.
Över land är det svårare att hämta temperatur från strålningar på grund av inhomogeniteter i ytan. Studier har genomförts på urban värmeö- effekt via satellitbilder. Användning av avancerade infraröda satellitbilder med mycket hög upplösning kan användas, i frånvaro av molnighet, för att upptäcka densitetsdiskontinuiteter ( väderfronter ) såsom kalla fronter på marknivå. Med hjälp av Dvorak-tekniken kan infraröda satellitbilder användas för att bestämma temperaturskillnaden mellan ögat och molnets temperatur i det centrala täta mulet av mogna tropiska cykloner för att uppskatta deras maximala ihållande vindar och deras lägsta centrala tryck .
Längs spåret skanning Radiometrar ombord på vädersatelliter kan upptäcka skogsbränder, som dyker upp på natten som pixlar med en högre temperatur än 308 K (35 °C; 95 °F). Imaging Spectroradiometer med måttlig upplösning ombord på Terra-satelliten kan upptäcka termiska hot spots associerade med skogsbränder, vulkaner och industriella hot spots.
Atmospheric Infrared Sounder på Aqua-satelliten , som lanserades 2002, använder infraröd detektering för att mäta temperatur nära ytan.
Stratosfärmätningar
Stratosfäriska temperaturmätningar görs från instrumenten Stratospheric Sounding Unit (SSU), som är trekanaliga infraröda (IR) radiometrar. Eftersom detta mäter infraröd emission från koldioxid, är den atmosfäriska opaciteten högre och därför mäts temperaturen på en högre höjd (stratosfären) än mikrovågsmätningar.
Sedan 1979 har de stratosfäriska sonderingsenheterna (SSU) på NOAA:s operativa satelliter tillhandahållit nära global stratosfärisk temperaturdata ovanför den nedre stratosfären. SSU är en fjärrinfraröd spektrometer som använder en tryckmoduleringsteknik för att göra mätningar i tre kanaler i 15 μm koldioxidabsorptionsbandet. De tre kanalerna använder samma frekvens men olika koldioxidcelltryck, motsvarande viktningsfunktioner toppar vid 29 km för kanal 1, 37 km för kanal 2 och 45 km för kanal 3. [ förtydligande behövs ]
Processen att härleda trender från SSU-mätning har visat sig särskilt svår på grund av satellitdrift, interkalibrering mellan olika satelliter med ringa överlappning och gasläckor i instrumentets koldioxidtryckceller. Eftersom strålningen som mäts av SSUs beror på utsläpp från koldioxid flyttar viktningsfunktionerna vidare till högre höjder när koldioxidkoncentrationen i stratosfären ökar. Temperaturer i mitten till övre stratosfären visar en stark negativ trend varvat av övergående vulkanisk uppvärmning efter de explosiva vulkanutbrotten i El Chichón och Mount Pinatubo , liten temperaturtrend har observerats sedan 1995. Den största avkylningen inträffade i den tropiska stratosfären i enlighet med förbättrad Brewer-Dobson cirkulationen under växthusgaskoncentrationerna ökar. [ icke-primär källa behövs ]
Lägre stratosfärskylning orsakas främst av effekterna av ozonnedbrytning med ett möjligt bidrag från ökad stratosfärisk vattenånga och ökning av växthusgaser. Det har skett en nedgång i stratosfärens temperaturer, varvat av uppvärmningar relaterade till vulkanutbrott. Teorin om global uppvärmning föreslår att stratosfären ska svalna medan troposfären värms upp.
Den långsiktiga nedkylningen i den nedre stratosfären skedde i två nedåtgående temperatursteg både efter den övergående uppvärmningen relaterad till explosiva vulkanutbrott av El Chichón och Mount Pinatubo , detta beteende hos den globala stratosfärens temperatur har tillskrivits globala ozonkoncentrationsvariationer i de två år efter vulkanutbrott.
Sedan 1996 är trenden svagt positiv på grund av ozonåtervinningen i kombination med en avkylningstrend på 0,1K/decennium som överensstämmer med den förutspådda effekten av ökade växthusgaser.
Tabellen nedan visar stratosfärens temperaturtrenden från SSU-mätningarna i de tre olika banden, där negativ trend indikerade kylning.
| Kanal | Start | Slutdatum | STAR v3.0
|
|---|---|---|---|
| TMS | 1978-11 | 2017-01 | -0,583 |
| TUS | 1978-11 | 2017-01 | -0,649 |
| TTS | 1979-07 | 2017-01 | -0,728 |
Mikrovågsmätningar (troposfäriska och stratosfäriska).
Microwave Sounding Unit (MSU) mätningar
Från 1979 till 2005 har mikrovågssonderingsenheterna (MSU) och sedan 1998 Advanced Microwave Sounding Units på NOAA polära vädersatelliter i omloppsbana mätt intensiteten av uppväxande mikrovågsstrålning från atmosfäriskt syre . Intensiteten är proportionell mot temperaturen hos breda vertikala lager av atmosfären . Uppströmningsstrålning mäts vid olika frekvenser; dessa olika frekvensband samplar ett olika viktat område av atmosfären.
Figur 3 (höger) visar de atmosfäriska nivåerna samplade av olika våglängdsrekonstruktioner från satellitmätningarna, där TLS, TTS och TTT representerar tre olika våglängder.
Andra mikrovågsmått
En annan teknik används av rymdfarkosten Aura , Microwave Limb Sounder , som mäter mikrovågsutsläpp horisontellt, snarare än att sikta på nadir.
Temperaturmätningar görs också genom ockultering av GPS-signaler. Denna teknik mäter brytningen av radiosignalerna från GPS-satelliter av jordens atmosfär, vilket gör att vertikala temperatur- och fuktprofiler kan mätas.
Temperaturmätningar på andra planeter
Planetariska vetenskapsuppdrag gör också temperaturmätningar på andra planeter och månar i solsystemet, med hjälp av både infraröda tekniker (typiskt för orbiter- och flyby-uppdrag för planeter med fasta ytor) och mikrovågstekniker (används oftare för planeter med atmosfärer). Infraröda temperaturmätningsinstrument som används i planetariska uppdrag inkluderar yttemperaturmätningar tagna av Thermal Emission Spectrometer (TES)-instrumentet på Mars Global Surveyor och Diviner -instrumentet på Lunar Reconnaissance Orbiter ; och atmosfäriska temperaturmätningar tagna av det sammansatta infraröda spektrometerinstrumentet på rymdfarkosten NASA Cassini .
Mikrovågsmätinstrument för atmosfärisk temperatur inkluderar Microwave Radiometer på Juno -uppdraget till Jupiter.
Se även
externa länkar
- En graf som jämför ytan, ballong- och satellitposterna ( 2007 års arkiv)
- Temperaturtrender i den nedre atmosfären: Steg för att förstå och förena skillnader CCSP-syntes och bedömning Produkt 1.1
- Vad mikrovågor lär oss om atmosfären
- Globalt genomsnittliga atmosfärstemperaturer
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
