Sateliții meteo care anticipează vremea extremă

Agenția europeană care monitorizează vremea a lansat o nouă generație de sateliți meteo, care permit îmbunătățirea prognozelor pentru fenomene meteo extreme.

Iulie 2023 a fost cea mai călduroasă lună la nivel global începând din 1880, anul de când există statistici pe acest subiect, potrivit unui raport oficial publicat la începutul lunii august de NASA, agenția spațială a Statelor Unite. 

Astfel, temperatura medie globală a lunii iulie 2023 a fost cu 0,24 de grade Celsius mai mare decât orice altă lună iulie din istorie și cu 1,18 grade Celsius mai mare decât temperatura medie a lunii iulie în intervalul 1951-1980. Pe regiuni, anumite zone din America de Sud, nordul Africii, America de Nord și Antarctica au experimentat temperaturii cu circa 4 grade mai mari decât media.

În plus, inclusiv sudul Europei a experimentat câteva sesiuni de caniculă în această vară, chiar dacă nu la o intensitate atât de mare ca în alte zone ale Globului. 

Anomalia de temperatură înregistrată în iulie 2023 comparativ cu temperatura medie a lunii iulie din intervalul 1951-1980. Foto: NASA

Pe lângă creșterea numărului și duratei în timp a valurilor de căldură, schimbarea climei pe care o traversăm în prezent vine cu o provocare suplimentară: fenomenele meteo extreme. Caracterizate în special prin vânturi puternice, ploi torențiale sau grindină de mari dimensiuni care produc pagube materiale semnificative, aceste fenomene meteo extreme devin mai frecvente, se extind din punct de vedere geografic și încep să apară inclusiv în zone în care până acum câțiva ani aveau loc doar o dată la câteva decenii. 

Fenomenele meteo extreme sunt imprevizibile și, cu tehnologia actuală, apariția acestora este anticipată cu foarte puțin timp înainte, prea puțin pentru ca autoritățile să emită avertizări meteo relevante în timp util. 

Lucrurile sunt însă pe punctul să se schimbe, întrucât cercetătorii de la Agenția Spațială Europeană (ESA) au început să utilizeze în acest an unul dintre primii sateliți meteo capabili să anticipeze cu o precizie de circa 24 de ore astfel de fenomene meteo extreme.

Acest lucru este important în contextul în care specialiștii estimează că, în ultimii 40 de ani, fenomenele meteo extreme precum furtunile, inundațiile și valurile de căldură au provocat în Europa peste 145.000 de decese și pagube materiale în valoare de circa 500 de miliarde de euro. 

Pe silențios dar de neoprit, electrificarea a luat pe sus lumea mobilității, cu avantaje evidente: o mașină electrică nu poluează, poate fi încărcată acum cu ușurință, presupune costuri reduse de întreținere și facilități fiscale. Misiunea PPC Blue este de accelera tranziția energetică în transport și construiește infrastructura de mobilitate în toată lumea.

Descoperă aici stațiile de încărcare potrivite pentru tine și mașina ta, acasă, la birou sau în tranzit.

Ce este un satelit meteo și cum funcționează

Așa cum sugerează și numele, un satelit meteorologic este un satelit aflat pe orbita Pământului utilizat pentru analiza vremii și, într-o măsură mai mică, a climei. În mod obișnuit, în funcție de altitudinea la care sunt plasați, sateliții meteo sunt de două feluri:

  • sateliți meteo geostaționari: aceștia sunt poziționați la o altitudine de 35.880 de kilometri, suficient de mare pentru a rămâne în poziție fixă comparativ cu mișcarea de rotație a Pământului. Prin urmare, acești sateliți sunt capabili să analizeze în mod continuu o anumită zonă geografică a Pământului, însă au dezavantajul că se afla la o distanță mare de sol;
  • sateliți meteo polari: aceștia sunt amplasați la o altitudine de 850 de kilometri, pe o traiectorie de la Polul Nord la Polul Sud care le permite să analizeze întreaga suprafață a Pământului. Astfel, fiecare loc de pe Pământ poate fi observat de două ori pe zi în aceleași condiții de iluminare. Principalul avantaj al acestora este că oferă imagini mai detaliate, datorită distanței mai mici față de sol. 
Satelit meteo MTG-Imagers produs de EUMETSAT. Foto: ESA

Primul satelit meteo utilizat cu succes a fost TIROS-1, produs de NASA, lansat în 1960 și utilizat timp de 78 de zile, în timp ce Europa a făcut primii pași în acest nou domeniu în 1977 prin intermediul organizației inter-guvernamentale European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT), din care fac parte 30 de state europene. România este membră a EUMETSAT începând din 2010 prin intermediul Agenției Naționale de Meteorologie (ANM).

Prima generație de sateliți meteo EUMETSAT a fost utilizată în perioada 1977-2017, în timp ce sateliții meteo din a doua generație au fost dezvoltați de Agenția Spațială Europeană și au început să ajungă pe orbita Pământului începând din 2002. 

Două decenii mai târziu, EUMETSAT a lansat în decembrie 2022 primul satelit din cea de-a treia generație de sateliți meteo a organizației, iar aceștia promit să ofere informații mai precise, adaptate la noul context climatic prin care trece Europa. 

Lansarea a avut loc cu o rachetă Ariane 5, iar satelitul a fost plasat pe o orbită la aproape 36.000 de kilometri altitudine. 

Sateliți MTG-Sounders pentru nori și temperatură

A treia generație de sateliți meteo EUMETSAT va avea în total pe orbita Pământului 6 sateliți: 4 sateliți MTG-Imagers și doi sateliți MTG-Sounders

Cei doi sateliți MTG-Sounders au rolul de a prognoza vremea printr-o metodă nouă: verificarea structurii tri-dimensionale a vaporilor de apă din atmosferă și a temperaturii de la sol. 

Întrucât sunt sateliți geostaționari, principala zona de observație a sateliților MTG-Sounders este reprezentată geografic de continentul Europa și partea de nord a continentului african. Această zonă este definită de specialiști drept LAC4 (Local Area Coverage 4), iar datele vor fi colectate la un interval de 30 minute sub forma unor pătrate de 160×160 pixeli, care corespund pe teren unor pătrate cu latura de 4 kilometri. 

Zonele pe care le analizează noul satelit meteo. Foto: ESA

Alternativ, datorită poziționării pe orbita Pământului a sateliților, sunt analizate la intervalele mai rare alte trei zone (LAC1, LAC2, LAC3). Totuși, zona de interes pentru specialiști este reprezentată strict de LAC4. 

Datele spectrale sunt obținute în infraroșu și transmise cercetătorilor de pe Pământ sub forma unor interferograme, iar apoi sunt procesate de specialiști și transformate în canale spectrale sub forma unor seturi de date. În final, cu ajutorul unor aplicații software dedicate, specialiștii determină, printre altele, temperatura de la sol, temperatura mărilor și oceanelor din zona continentului european, umiditatea, nivelul stratului de ozon, structura norilor din atmosferă, presiunea sau calitatea aerului, în special prin măsurarea cantității de amoniac (NH3).

Pe baza acestor informații, specialiștii calculează o serie de parametri de instabilitate atmosferică în format 3D, pentru a anticipa mai rapid evoluția vremii.

Iată cum funcționează un astfel de satelit: 

Sateliți MTG-Imagers pentru analizarea fulgerelor

Între timp, cei patru sateliți MTG-Imagers vor fi utilizați pentru a analiza în timp real fulgerele care au loc în timpul furtunilor. 

De pe orbita Pământului, sateliții vor putea observa 84% din suprafața discului planetei, iar fotografiile vor fi realizate cu patru camere video la rezoluție 1.000×1.170 pixeli. Fiecare cameră va putea realiza până la 1.000 de imagini pe secundă, iar acestea sunt procesate în timp real de către instrumentele aflate la bordul satelitului pentru a elimina avertizările fals-pozitive de producere a fulgerelor, iar datele sunt apoi combinate și corelate pentru a obține o radiografie a evenimentelor locale care au condus la producerea fulgurelor.

Datele obținute de sateliți cu privire la localizarea și frecvența fulgerelor vor permite cercetătorilor să-și îmbunătățească prognozele cu privire la apariția unor furtuni puternice pe continentul european.

Acest tip de satelit reprezintă o premieră pentru EUMETSAT, întrucât precedentele două generații de sateliți nu au analizat fulgerele în niciun fel. 

Iată cum funcționează un astfel de satelit: 

Primele imagini de la unul dintre satelitii MTG-Imagers

După lansarea din decembrie, primul satelit din seria MTG-Imagers trece printr-o perioadă de calibrare de aproximativ un an. Prima imagine cu acest satelit a fost realizată în 18 martie și publicată de Agenția Spațială Europeană la începutul lunii mai. 

Imaginea originală are rezoluția 12.000×12.000 pixeli, aproximativ 68 MB și surprinde Europa și Africa cu un nivel de detaliu mult mai mare decât sateliții din generația precedentă. Astfel, sunt vizibili norii de deasupra Insulelor Canare sau zăpada de pe Munții Alpi, însă cel mai spectaculos detaliu este că pot fi observate sedimentele din apele de pe coasta Italiei. 

Pentru meteorologi mai important este că imaginea dezvăluie structura norilor de la altitudini înalte, un element important pentru a monitoriza mai precis modul în care se dezvoltă fenomene meteo extreme în această regiune. 

Nivelul de detalii din aceste imagini este extrem de important pentru meteorologi. Rezoluția mai înaltă și faptul că imaginile vor fi produse mai des înseamnă că meteorologii vor fi capabili să detecteze și să prognozeze mai precis și mai rapid fenomenele meteo extreme. 

Phil Evans, director general al EUMETSAST
Prima imagine cu Pământul realizată de noul satelit. Foto: ESA

La începutul lunii iulie, cercetătorii de la Agenția Spațială Europeană au publicat și primele animații cu fulgere, pe baza datelor transmise de acest satelit. 

Analiza fulgerelor va permite de asemenea o prognoză mai detaliată pentru perioade scurte de timp, dar și consecințele pe care aceste fenomene le pot avea pe termen lung în cadrul schimbărilor climatice. Cele mai mari îmbunătățiri în materie de prognoza vor fi observate în timp în zonele mai greu accesibile. 

Furtunile puternice sunt precedate frecvent de schimbări abrupte în privința fulgerelor. Prin observarea acestor schimbări de activitate, satelitul va oferi meteorologilor informații suplimentare pentru anticiparea furtunilor severe, pentru a alerta la timp autoritățile și comunitățile afectate. 

Phil Evans, director general al EUMETSAST

De altfel, datele analizate de Agenția Spațială Europeană arată că la nivel global au loc circa 1,4 miliarde de fulgere în fiecare an, adică 3 milioane de fulgere în fiecare zi sau 44 de fulgure în fiecare secundă. Analizarea fulgerelor este importanță mai ales în contextul în care un fulger poate apărea la o distanță de peste 40 de kilometri de zona în care plouă.

După finalizarea procesului de calibrare, primul satelit MTG-Imagers va fi utilizat în mod constant de meteorologi de la sfârșitul anului 2023. 

În paralel, cercetătorii continuă munca la primul satelit MTG-Sounders, care urmează să fie finalizat la jumătatea anului 2024 și să fie trimis pe orbita Pământului până la sfârșitul anului 2024. 

Conform planurilor actuale, întreaga constelație de 6 sateliți din cadrul celei de-a treia generații de sateliți Meteosat va fi plasată pe orbita Pământului până în 2026. Obiectivul este că cei 6 sateliți să fie funcționali pe parcursul a 20 de ani, la fel ca și precedentă generație de sateliți.