استخدامات الأقمار الاصطناعية في الأرصاد الجوية

استخدامات الأقمار الصناعية في الأرصاد الجوية

تحتوي الأقمار الصناعية على الكثير من المستشعرات والكاميرات والأجهزة الإلكترونية والتي تساعدها على جمع البيانات عن كوكبنا كاملاً، ولها تطبيقات كثيرة في مجالات الطقس، حيث تعطينا بيانات كافية للتنبؤ بالأحداث الجوية ل 10-12 يوماً، ومن هذه التطبيقات:

• مراقبة طبقات الجو العليا

رصد مستويات الغبار الجوي ومستويات الغازات الدفيئة في الجو ورصد الطاقة ومراقبة طبقة الأوزون.

• رصد العناصر الأساسية للمناخ

قياس الرطوبة ودرجات الحرارة وسرعة واتجاه الرياح ويقيس كثافة الغيوم ويتعرف على أنواعها وخصائصها.

• رصد النشاطات الطبيعية والصناعية الشديدة على الأرض

رصد النشاطات البركانية وحرائق الغابات ويُزودنا بصور دقيقة لأماكن الكوارث وشدّتها وغيرها من البيانات المهمة.

• رصد المكونات الطبيعية المتعلقة بالأرض والبحر

حيث يقدم معلومات عن الثلوج ومراقبة القطبين ومعلومات بحرية كمستويات سطح البحر والملوحة والتيارات. 

• المساهمة في تجنب الكوارث الطبيعية الناتجة عن الظواهر الجوية المتطرفة

كالفيضانات وموجات الحر والجفاف حيث يمكننا التنبؤ بهذه الحوادث قبل وقوعها بفترة وجيزة تساعدنا على أخذ الاحتياطات اللازمة لتقليل آثارها الضارة.

خصائص الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس

تتميز الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس بعدّة ميزات وخصائص تُمكّنها من جمع بيانات دقيقة لكوكبنا وتتلخص هذه الخصائص بما يلي:

• منصات تدور حول كوكب الأرض بمدارات محددة حيث تسمح للأجهزة المثبتة عليها أن تعمل بكفاءة عالية، وتستشعر الضوء والطاقة الحرارية من الغلاف الجوي والأسطح الأساسية.
• تتميز بقدرتها على تغطية مساحات كبيرة من الكرة الأرضية في وقت واحد ولأماكن مختلفة، حيث توفر معلومات الأرصاد الجوية للبحار والمحيطات ومناطق اليابسة.
• يتم استقبال البيانات من الأقمار الصناعية عبر أجهزة استقبال تساهم في تحويل هذه البيانات لمعلومات يمكن تحليلها.
• يتم إرسال صور دقيقة ومعلومات عن الحالة الجوية ويمكنها تحديد درجات الحرارة والرطوبة على مستويات مختلفة من الغلاف الجوي، واكتشاف الجسيمات النشطة في الفضاء.

أنواع الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس

يوجد نوعان أساسيان للأقمار الصناعية المختصة بالطقس وتم تصنيفهما حسب مدارهما حول كوكب الأرض وهما:

• أقمار الرصد البيئية ذات المدارات الثابتة Geostationary Orbiting Environmental Satellites (GOES)

يقدم صوراً مستمرة لمدة 24 ساعة لمنطقة معينة على الأرض، وتُحلٍّق فوق نقطة واحدة من خط الاستواء وعلى ارتفاع 36,000 كيلومتر، وترسل الصور التي تُعرض في النشرات الجوية. 

• أقمار الرصد البيئي ذات المدارات القطبية Polar Orbiting Environmental Satellites (POES)

حيث تدور هذه الأقمار في مدار دائري قطبي (أي من قطب لآخر) وتدور على ارتفاعات أدنى من سابقتها أقمار الرصد البيئي ذات المدارات الثابتة، وتجمع المعلومات من الطبقات المتواجدة تحتها، ويمكن لهذه الأقمار أن ترصد الكرة الأرضية كاملة مرتين في اليوم، وأن تُقدم لنا معلومات مفيدة حول العواصف، والبراكين، وحرائق الغابات، وغيرها من الظواهر الطبيعية على الأرض ولكنها غير مفيدة كثيراً في مجال الطقس كسابقتها.

أنواع الصور المُلتقطة من قبل الأقمار الصناعية

يوجد نوعان من الصور التي تقوم الأقمار الصناعية بتزويدنا بها وهي:

• الصور المرئية

تعطي صورة للأرض في الضوء المرئي (أي كأنك ترى الحدث بالعين المجردة) وبسبب عدم وجود ضوء مرئي خلال الليل فيُزوّدنا القمر الصناعي بالنوع الثاني من الصور.

• صور الأشعة تحت الحمراء

حيث تم تطوير مستشعر الأشعة تحت الحمراء (IR)، حيث يستشعر الحرارة (الطاقة) المنبعثة من الغيوم. 

تاريخ الأقمار الصناعية

وقعت العديد من الظواهر المناخية المتطرفة والتي أودت بأرواح العديد من السكان مما حثّ العلماء وبخطوات متسارعة للبحث عن الطريقة المثلى للوصول لتحذيرات استباقية قبل وقوع الكوارث:

• في أوائل القرن العشرين

بدأت الحكومة الأمريكية بإرسال طائرات مع شبكة راديو لأخذ قياسات الغلاف الجوي وأيضاً عبر بالونات(مناطيد) الطقس ولكن البيانات كانت محدودة. 

• في عام 1946م

تم الحصول على أول صورة للأرض يتم التقاطها من الفضاء بفضل كاميرا مثبتة على صاروخ.

• في الأول من نيسان عام 1960م

تم إطلاق أول قمر صناعي (TIROS) تابع ل وكالة ناسا من فلوريدا، حيث كان يلتقط الصور بنظام الأشعة تحت الحمراء ويحمل كاميرتين.

• بين عامي 1964م - 1978م

تم إطلاق 7 أقمار صناعية من سلسلة (NIMBUS) وأشهرها هوNIMBUS 3، والذي رصد درجات الحرارة، والرطوبة، وبخار الماء وهي المكونات الأساسية للتنبؤ بالطقس والظواهر المناخية المتطرفة، وحمل أيضاً مقياسين طيفين، وهما: مطياف الأشعة تحت الحمراء (SIRS)، ومقياس طيف التداخل بالأشعة تحت الحمراء (IRIS).