A jövő európai meteorológiai holdjai

Az EUMETSAT-nál tervezik az európai meteorológiai napszinkron műholdak következő generációját, a Post-EPS műholdcsaládot.

Az EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites) az európai meteorológiai műholdakat tervező, üzemeltető és hasznosító szervezet. Három típusú műholdat üzemeltet: a geostacionárius METEOSAT műholdakat, a napszinkron EPS/MetOp műholdat és az óceánkutató Jason műholdat.

MetOp-A műhold.

Az első európai operatív kvázipoláris műholdat (MetOp-A) 2006. október 19-én bocsátották fel. A MetOp műhold az EPS (EUMETSAT Polar System) műholdcsalád tagja. Az amerikai NOAA műholdakkal együtt alkot egy rendszert, műszerezettsége viszont bővebb, mint a NOAA műholdaké. A MetOp műholdcsaládnak még csak az első tagját állították pályára, a MetOp-A-t, de már most tervezik a következő generációs poláris műholdakat, a Post-EPS műholdcsaládot.

2009. február 3-4-én az EUMETSAT központjában, a németországi Darmstadtban rendezték meg a 2nd Post EPS User Consultation Workshopot (a második felhasználói konzultációs megbeszélést), amelynek célja az EPS/MetOp poláris műhold utódjának, a Post-EPS műholdak felszereltségének megbeszélése volt. A Post-EPS műholdakat kb. egy évtized múlva fogják felbocsátani. Jelenleg még csak a műszerezettség tervezése folyik. A rendezvényen a tagországok, az EUMETSAT és az ESA szakemberei vettek részt.

Előzetesen már összegyűjtötték a felhasználók igényeit, elképzeléseit arról, hogy ők milyen típusú műszereket tartanak fontosnak a Post-EPS-re. A WMO és az EUMETSAT részéről elkészült egy ún. „hiányanalízis” (gap analysis). Áttekintették a jelenlegi európai és amerikai operatív és kutató-fejlesztő (R&D) meteorológiai műholdakat, abból a szempontból, hogy milyen típusú mérések milyen idő- és területi eloszlásban állnak rendelkezésre. Az analízisnek az volt a célja, hogy megtalálják a hiányokat: melyek azok a fontosnak tartott mérések, amelyekből nincs elegendő.

A megbeszélésen ismertették – a felhasználók igényei alapján – az elképzelt, „megálmodott” műszereket és a hiányelemzést, továbbá az EUMETSAT által felállított prioritásokat. A prioritásokra azért van szükség, mert feltehetően nem lesz pénz az összes műszer megvalósítására. A fontossági sorrend a következő szempontok alapján készült: egyrészt a fő alkalmazási területek kaptak egy-egy fontossági számot, valamint figyelembe vették a „hiányanalízis” eredményeit is, azaz milyen típusú mérésekből van hiány, majd ezt a két szempontot súlyozták. Az alkalmazási területek „fontossági” számai:

• Numerikus időjárás-előrejelzés: 4
• Nowcasting (az időjárás analízise és néhány órás előrejelzése): 2
• Éghajlat-megfigyelés: 2
• Levegőkémia: 1
• Oceanográfia: 1
• Hidrológia: 1
• EPS mérések folytonossága: 1

A poláris műhold esetén a numerikus előrejelzés felhasználási terület a legfontosabb, míg a geostacionárius műholdaknál a Nowcasting (az időjárás analízise és néhány órás előrejelzése). Ennek oka az, hogy míg a stacionárius műholdak nagy előnye az időbeli folytonosság, amely az időjárás megfigyelésének alapfeltétele, addig a napszinkron pályán keringő műholdak nagy előnye, hogy közelebb keringenek és így jó minőségű szondázó méréseket lehet róluk elvégezni. A szondázások fő célja a különböző légköri paraméterek függőleges eloszlásának (profiljának) mérése: hőmérsékleti, nedvesség, szél, nyomgázok. A profilok szolgáltatta magassági adatokra a numerikus időjárás-előrejelzési programoknak, modelleknek nagy szükségük van.

A legnagyobb prioritású műszereket már kiadták a mérnököknek tervezésre. Az ESA, a német DLR és a francia CNES szakemberei ismertették a rájuk bízott műszerek terveinek technikai részleteit. A műszerek valószínűleg egy műholdpáron kapnak helyet. Az első Post-EPS műhold felbocsátásának tervezett ideje 2018 és 2020.

Az alábbiakban felsoroljuk a tervezett műszereket. Mint látni fogjuk, egyre több olyan műszert terveznek az operatív műholdra, amely eddig csak kutató-fejlesztő műholdakon kapott helyet. Az is megfigyelhető, hogy az operatív műholdakra is egyre több aktív műszer kerül. (Passzív távérzékelési műszer az, amelyik természetes eredetű sugárzást mér, pl. napsugárzás, ill. a Föld hőmérsékleti sugárzása. Az aktív műszer maga bocsátja ki azt az impulzust, amelynek a visszaverődését méri, pl. radar, lidar.) Az aktív műszerek drágábbak, nehezebbek és sérülékenyebbek, viszont számos esetben megbízhatóbb mérési eredményt szolgáltatnak.

A felsorolásban piros színnel emeltük ki azokat a műszereket, amelyek nem utódjai a jelenlegi MetOp-A műhold valamely berendezésének, azaz ha felkerülnek, újfajta mérést adnak majd az eddigi operatív poláris meteorológiai műholdak méréseihez képest. A kék színnel említett műszerek is fejlettebbek lesznek a jelenlegieknél.

A Post-EPS műholdra tervezett műszerek prioritási sorrendben

Nagyon fontos műszerek

IRS - High-resolution Infrared Sounding Mission
Nagyfelbontású infravörös szondázó egység. A MetOp műhold IASI műszerének utódja. Folytonos spektrumot mérő passzív műszer. Fő cél: Derült területen - hőmérséklet és nedvesség profil, felszíni hőmérséklet, nyomgázok mennyisége. Borult területen - felhők jellemzése.

MWS - Microwave Sounding Mission
Mikrohullámú szondázó egység. Az előző műszer kiegészítője, felhős területen is tud profilt mérni, bár rosszabb felbontással. Passzív műszer. Fő cél: Derült és borult területen - hőmérséklet és nedvesség profil, felszínhőmérséklet. Felhők víztartalma, csapadékbecslés.

VII – VIS/IR Imaging Mission
Leképező berendezés, látható és infravörös spektrumtartományban mér. A MODIS és az AVHRR műszerek utódja. Passzív műszer. Fő cél: Felhők nagyfelbontású megfigyelése, felhőtető mikrofizika vizsgálata. Aeroszolok megfigyelése. A poláris területeken szélvektorok számítása. Növényzet, hó, jég, tűz megfigyelése. Felszínhőmérséklet. A szondázás felhőszűrésének támogatása.

SCA - Scatterometry Mission
Speciális aktív radar műszer, szkatterométer. A MetOp műhold ASCAT műszerének utódja. Aktív műszer. Fő cél: Óceán felszín szél mérése, tenger-jég típusának meghatározása. Talajnedvesség, hóréteg vízegyenértéke.

Fontos műszerek

RO – Radio Occlutation Sounding Mission
Rádió okklúziós szondázó berendezés, a MetOp műhold GRAS műszerének utódja. A GPS műholdak jeleit veszi és ezek légkörbeli elhajlásának mértékéből számíthatóak egyes légköri jellemzők. Fő cél: Hőmérséklet és nedvesség profil, a planetáris határréteg és a tropopauza magassága.

Közepesen fontos műszerek

UVNS – Nadir-viewing UV/VIS/NIR-SWIR Specrtrometry Mission
Az UV-től a közeli infravörös spektrumtartomány kilenc résztartományában mér folytonos spektrumot. A GOME-2, a SCIAMACHY és az OMI műszerek utódja. Passzív műszer. Fő cél: Ózon összmennyisége és profilja, aeroszolok jellemzése, számos egyéb nyomgáz mennyisége (CO₂ is).

3MI – Multi-viewing Multi-channel Multi-polarisation Imaging Mission
Több csatornában, több irányból, több polarizációt mér. A POLDER műszer utódja. Passzív műszer. Fő cél: A felszín albedójának vizsgálata. Aeroszolok jellemzése: optikai vastagság, méret, típus, elnyelés. Felhők jellemzése: optikai vastagság, felhőelemek halmazállapota, felhőtető magasság.

DWL – Doppler Wind Lidar Mission
Lidar (lézer radar) berendezéssel Doppler elven működő szélmérő egység. Az ALADIN és a ADM/Aeolus műszerek utódja. Aktív műszer. Fő cél: Szél profilok, felhő és aeroszol profilok, aeroszolok jellemzése.

CPR – Cloud and Precipitation Profiling Radar Mission
Háromdimenziós térképet készít a felhőkről, a csapadékról és a zivatarokról. A TRMM utódja. Aktív műszer. Fő cél: Felhő és csapadék profilok, mikrofizikai jellemzők: halmazállapot, felhő- és csapadékelem mérete, felhők víz- es jégtartalma.

MWI – Microwave Imaging Mission
Mikrohullámú leképező berendezés. Az SSMI műszerek utódja. Passzív berendezés. (Három változata van: csapadék-, felhő-, valamint óceán- és szárazföldvizsgálat célú műszerekkel. A felhővizsgálat célú műszer közepesen fontos prioritást kapott, míg a másik két változat alacsony prioritást.) Fő cél: Felhők megfigyelése, felhők össz-víztartalma és csapadékbecslés. Felszín vizsgálata borult égbolt esetén is. Hóréteg vizsgálata. Tenger-jég megfigyelése és jellemzése, a tengeren szélmérés, tengerfelszín hőmérséklet, tengervíz sóssága.

LIR– Limb Viewing IR Sounding Missing
Infravörös tartományban mérő szondázó egység, amely a légkörön keresztül a felszín felett érintőlegesen néz el, és ezekből az irányokból jövő sugárzást méri. Passzív műszer. Fő cél: Kis koncentrációjú nyomgázok mennyisége és profilja. Hőmérsékleti profil a sztratoszférában és a derült felső troposzférában. Aeroszolok és cirrusz felhők vizsgálata. Légszennyeződés vizsgálata a magasban.

MMW – Limb Viewing mm-wave Sounding Missing
A mm-es mikrohullámú tartományban mérő szondázó egység, amely a légkörön keresztül a felszín felett érintőlegesen néz el, és ezekből az irányokból jövő sugárzást méri. Passzív műszer. Fő cél: Kis koncentrációjú nyomgázok mennyisége, profilja. A levegőkémia és az éghajlat kölcsönhatásának vizsgálata.

Kis fontosságú műszerek

ALT – Radar Altimetry Mission
Radar, amely a műhold és az óceán felszínének távolságát méri nagy pontossággal. A Jason műhold műszerének utódja. Aktív műszer. Fő cél: Óceán topográfiája: tengeráramlások detektálása és jellemzése, tengerszint magassága, tengerállapot jellemzése, hullámosság. Szél. Csapadékintenzitás. A tengeri és szárazföldi jég felszínének topográfiája.

DVR – Dual View Imiging Mission
Leképező berendezés. Az ATSR műszer utódja. Több csatornában két irányból készít képeket. Passzív műszer. Fő cél: Tenger és szárazföld felszínének hőmérséklete. A növényzet jellemzése. A felhők és az aeroszolok vizsgálata.

RER – Radiant Energy Radiometry Mission
Széles spektrumtartományban mér. Az ERBE és a CERES műszerek utódja. Passzív műszer. Fő cél: Energia-háztartás mérés. A légkör tetején kilépő rövid- és hosszúhullámú sugárzások mérése.

TSIM – Total Solar Irradiance Monitoring Mission
Széles spektrumtartományban mér. Az ERBE és a CERES műszerek utódja. Passzív műszer. Fő cél: Energia-háztartás mérés. A légkör tetején belépő napsugárzás mérése.

OCI – Ocean Colour Imiging Mission
Óceánok és parti vizek minőségének vizsgálatára kifejlesztett, több rövidhullámú sávban mérő passzív műszer. A MERIS műszer utódja. Fő cél: Az óceán vizének jellemzése: klorofill-, sárgatest-, alga-, lebegőanyag-tartalom vizsgálata. Ezen kívül felhő, aeroszol, össz-vízgőztartalom vizsgálata és szárazföld felett a vegetáció jellemzése.

APL – Aerosol Profiling Lidar Mission
Lidar (lézer radar) berendezéssel történő mérés. Aktív műszer. Fő cél: Aeroszol optikai vastagság és profil. Optikailag vékony cirrusz felhők vizsgálata, aeroszol részecskék alakjának jellemzői. A felhők határainak feltérképezése.

DIA – Differential Absorption Lidar Mission
Két közeli hullámhosszon – ahol eltér a vízgőz elnyelés mértéke – bocsát ki a lézer impulzust. A visszaverődő jelek különbségéből számítható a vízgőztartalom. Aktív műszer.Fő cél: Nagyfelbontású és -pontosságú vízgőz profil.

Az EUMETSAT nem csak az adatokat bocsátja a tagállamok rendelkezésére, hanem a munkacsoportjai által az adatokból származtatott produktumokat is (légköri és felszíni paraméterek, pl. szélsebesség, növényborítottság, ózontartalom, besugárzás stb.). Ezek a produktumok hozzáférhetőek a tagországok intézményeinek, tudományos, oktatási célra ingyen használhatóak. Magyarország 2008 októbere óta teljes jogú tagállam. Az EUMETSAT produktumokról egy összefoglaló ismertetőt készítenek az OMSZ munkatársai, hogy ezzel is segítsék a hazai kutatók gyorsabb tájékozódását. Az összefoglaló ismertető bármely magyarországi intézménynek hozzáférhető lesz. Az ismertető elkészítését a Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium a „Magyar Űrkutatás támogatására” kiírt, K-36-08-00050K számú, „Az EUMETSAT produktumok hazai széleskörű hasznosításának elősegítése” című 2008. évi pályázata, valamint a Magyar Űrkutatási Iroda támogatja.

Ha az ország továbbra is tagállam marad, és ha nem változik az EUMETSAT adatpolitikája, akkor ennek a Post-EPS műholdcsaládnak a produktumai is szabadon hozzáférhetőek lesznek a magyar tudományos intézmények számára kutatási, oktatási célokra.

Putsay Mária
Országos Meteorológiai Szolgálat

Kapcsolódó cikkek:
Magyarország az EUMETSAT tagjává válik
Végre pályán a MetOp-A
A légkör ózontartalmának mérése a MetOp műholdról
Az Etna kitörése – egy kicsit másképp

Kapcsolódó linkek:
EUMETSAT honlap
A Post-EPS program
A workshopon elhangzott előadások