استخدامات الأقمار الصناعية في الأرصاد الجوية
تشتمل الأقمار الصناعية على مجموعة واسعة من المستشعرات والكاميرات والأجهزة الإلكترونية التي تساهم في جمع بيانات شاملة عن كوكب الأرض. تلعب هذه الأقمار دوراً حيوياً في مجالات الأرصاد الجوية، حيث توفر معلومات دقيقة تساعد في التنبؤ بالأحداث الجوية لمدة تتراوح بين 10 إلى 12 يوماً. ومن أبرز هذه الاستخدامات نذكر:
- مراقبة الغلاف الجوي العلوي
تستطيع الأقمار الصناعية رصد مستويات الغبار الجوي، وغازات الدفيئة، والطاقة، إضافة إلى مراقبة طبقة الأوزون.
- رصد العناصر الأساسية للمناخ
تشمل هذه العناصر قياس الرطوبة ودرجات الحرارة وسرعة واتجاه الرياح، وكثافة الغيوم مع القدرة على تحديد أنواعها وخصائصها.
- مراقبة النشاطات الطبيعية والصناعية الضارية على سطح الأرض
تقوم الأقمار برصد الأنشطة البركانية وحرائق الغابات، مما يتيح الحصول على صور دقيقة لمواقع الكوارث وشدتها، بالإضافة إلى البيانات الحيوية الأخرى.
- رصد المكونات الطبيعية للأرض والمحيطات
تقدم الأقمار الصناعية معلومات مهمة عن مستويات الثلوج ومراقبة القطبين، فضلاً عن بيانات بحرية تتعلق بمستويات سطح البحر والملوحة والتيارات.
- المساهمة في التنبؤ بالكوارث الطبيعية الناتجة عن الظواهر الجوية المتطرفة
يمكن لهذه الأقمار التنبؤ بالفيضانات وموجات الحرارة والجفاف قبل حدوثها بفترة قصيرة، مما يمنحنا الفرصة لاتخاذ الاحتياطات اللازمة لتخفيف آثارها السلبية.
خصائص الأقمار الصناعية المعنية بالأرصاد الجوية
تتميز الأقمار الصناعية المستخدمة في الأرصاد الجوية بعدد من الخصائص التي تمكنها من جمع بيانات دقيقة عن كوكبنا. ومن أبرز هذه الخصائص:
- تدور في مدارات ثابتة حول كوكب الأرض، مما يسمح للأجهزة المثبتة عليها بالعمل بكفاءة عالية والتقاط الضوء والطاقة الحرارية المنبعثة من الغلاف الجوي والأسطح المختلفة.
- تمتاز بقدرتها على تغطية مساحات شاسعة من الأرض في وقت واحد، وتوفر معلومات عن الأرصاد الجوية للمحيطات والبحار والمناطق اليابسة.
- يتم استقبال بيانات الأقمار الصناعية بواسطة أجهزة استقبال خاصة تقوم بتحويل هذه البيانات إلى معلومات يمكن تحليلها.
- تقوم بإرسال صور دقيقة ومعلومات عن الظروف الجوية، مما يتيح تحديد درجات الحرارة والرطوبة في مستويات متعددة من الغلاف الجوي، وكذلك الكشف عن الجسيمات النشطة في الفضاء.
أنواع الأقمار الصناعية المرتبطة بالأرصاد الجوية
تنقسم الأقمار الصناعية الخاصة بمراقبة الطقس إلى نوعين أساسيين، بناءً على مداراتها حول الأرض:
- أقمار الرصد البيئي ذات المدارات الثابتة (Geostationary Orbiting Environmental Satellites – GOES)
تقوم هذه الأقمار بتزويدنا بصور مستمرة لمدة 24 ساعة لمنطقة معينة، حيث تدور فوق نقطة واحدة عند خط الاستواء وعلى ارتفاع 36,000 كيلومتر، وترسل الصور للاستخدام في النشرات الجوية.
- أقمار الرصد البيئي ذات المدارات القطبية (Polar Orbiting Environmental Satellites – POES)
تدور هذه الأقمار في مدار دائري قطبي، حيث تتوجب عليها الانتقال من قطب إلى آخر على ارتفاعات أقل من الأقمار ذات المدارات الثابتة. وتسمح لها قدرتها على رصد الكرة الأرضية مرتين يومياً بتجميع معلومات مهمة حول العواصف والبراكين وحرائق الغابات، على الرغم من عدم فعاليتها في مجال الطقس مثل سابقتها.
أنواع الصور الملتقطة بواسطة الأقمار الصناعية
تقدم الأقمار الصناعية نوعين من الصور:
- الصور المرئية
توفر صورة للأرض باستخدام الضوء المرئي، وكما أن عدم توفر الضوء المرئي ليلاً يدفع الأقمار لتزويدنا بالنوع الثاني من الصور.
- صور الأشعة تحت الحمراء
تستخدم هذه الصور مستشعر الأشعة تحت الحمراء (IR) الذي يكتشف الحرارة المنبعثة من الغيوم.
تاريخ الأقمار الصناعية
شهد العالم عدة ظواهر مناخية متطرفة تسببت في فقدان العديد من الأرواح، مما دفع العلماء إلى البحث عن طرق فعالة لإنشاء تحذيرات استباقية قبل وقوع الكوارث:
- في أوائل القرن العشرين
بدأت الحكومة الأمريكية بإرسال طائرات مزودة بشبكات راديو للحصول على قياسات الغلاف الجوي، إضافة إلى استخدام بالونات الطقس، إلا أن البيانات التي تم جمعها كانت محدودة.
- في عام 1946
تمت أولي الصور الملتقطة للأرض من الفضاء بفضل كاميرا مثبتة على صاروخ.
- في الأول من أبريل 1960
تم إطلاق أول قمر صناعي (TIROS) تابع لوكالة ناسا من ولاية فلوريدا، حيث كان يلتقط الصور باستخدام نظام الأشعة تحت الحمراء ويحتوي على كاميرتين.
- بين عامي 1964 و1978
تم إطلاق 7 أقمار صناعية من سلسلة (NIMBUS)، من بينها NIMBUS 3 الذي كان له دور بارز في رصد درجات الحرارة والرطوبة وبخار الماء، وهي عناصر رئيسية في التنبؤ بالطقس والظواهر المناخية المتطرفة. كما حمل القمر مقياسين طيفين: مطياف الأشعة تحت الحمراء (SIRS) ومقياس طيف التداخل بالأشعة تحت الحمراء (IRIS).
