Giriş: Neden Doğru Hazırlık Veri Maddeleri

Precipitation – sınır, kar, sleet ve selam - Dünya'nın su döngüsünün temel bir sürücüsüdür. Kırklıkların doğru ölçümü tarım, su kaynakları yönetimi, sel tahmin, kuraklık izleme ve iklim araştırmaları sağlayarak alanı değiştirdi. onlarca yıl boyunca, zemin bazlı yağmur ölçümleri, uzaydan gelen gözlem ağlarının omurgasını keşfetti. Ancak, bu nokta ölçümleri sınırlı uzaysal kapsama alanı, özellikle okyanuslar, dağlar ve sparsely nüfuslu bölgeler için kritik.

Uzaktan Sensing Nedir?

Uzaktan algılama, Dünya yüzeyi ve atmosferinden gelen veya yayılan araçları içeren aletler içeren fiziksel özelliklerde işlem yapılır.Bu ölçümler daha sonra sıcaklık, nem, bulut yapısı ve yağış yoğunluğu gibi fiziksel özellikleri yapmak için işlenir.

Precipitation için Anahtar Sensör Türleri

  • [FONT:0] Pasif mikrodalga sensörleri[[Dönetici:0) Doğal olarak Hidrometeorlardan gelen mikrodalga radyasyonu tespit eder (kırıklıklar, karflakes, selam). Bu sinyaller yağış yoğunluğu ile güçlü bir şekilde ilişkilidir, onları yerden yağmur tahminleri için birincil bir araç haline getirir.
  • [FONT:0)Aktif sensörler[Dönüşük radarlar gibi, mikrodalga enerjilerini havaya uçurur ve arkaları ölçür.Bu, yağmur ve kar arasındaki ayrımı da dahil olmak üzere ayrıntılı dikey yağış profilleri sağlar.
  • [FONT:0)Infrared (IR) sensörler[Dönetici:0) Hidroküresel uydularda bulut en yüksek sıcaklıklar ölçmektedir. Soğuk, yüksek bulutlar derin konvektif sistemlerle ilişkilendirilir, IR tabanlı algoritmaların infer yağış oranlarına izin verir.Daha az doğrudan mikrodalga gözlemleri, IR verileri yüksek zaman frekansı sunar (her 5-15 dakika) ve yakın gerçek zamanlı izleme için çok önemlidir.

Uzaktan Sensing Geliştirilmişlar Veri Koleksiyonu

Ground based yağmur ölçümleri ve hava radarları yerelleştirilmiş yağışları iyi bir doğrulukla yakalar, ancak tüm dünyayı üniformalı olarak kaplayamazlar: Uzaktan algılama kritik boşlukları doldurur:

  • [FONT:0]Spatial kapsama:[Dönem:[Dönemli:0)[Dönemli Alanlar:0) Dünya'nın her bölümünü, okyanuslar, kutup bölgeleri ve ulaşılamaz dağ arazileri dahil olmak üzere gözlemleyebilir.
  • [FONT:0]Temporal kapsama:[Dönemli): Birlikte çalışan çoklu uydular birkaç saat boyunca tekrar tekrar ziyaret edebilir. Geostationary platformları her 5-15 dakikayı güncelletir.
  • [FONT:0]Konsistency:[Dönetici:[Dönetici:0) Uydu aletleri, görevlerle ilgili uzun vadeli kayıtları üretmek, trendleri ve değişkenliği tespit etmek için hayati öneme sahip olan uzun vadeli kayıtları üretmek.
  • [FONT=0)Vertical structure:[DFLT:1), Global Precipitation Ölçümü (GPM) Core Gözlemevi, farklı yüksekliklerde erime katmanı, yağmur oranları ve konvektif fırtınalar hakkında üç boyutlu bilgi sağlar.

Anahtar Misyonlar ve Onların Katkıları

Global Precipitation Ölçüm (GPM) Misyon

2014 yılında NASA ve Japonya Havacılık Araştırma Ajansı (JAXA) arasında ortak bir görev olarak başladı, GPM Core Gözlemevi hem GPM (IMERG) için çift katmanlı bir Multi-freze (GMI) ürünü yüksek çözünürlüklü (0.1°, 30 dakika) yüksek çözünürlük alanları üretmek için tüm takım üyelerin verilerini birleştirir.

TRMM (Tropical Rainfall Ölçüm Misyonu)

1997'den 2015 yılına kadar TRMM, Tropics ve subtropics üzerindeki uzay bazlı yağış radarı ve mikrodalga radyometrisini öncüledi ve verileri GPM için temeli koydu ve iklim çalışmaları için kullanılmaya devam ediyor.

[FONT:0)Dön bağlantı: [Dönem:2]NASA Global Precipitation Ölçümü[DÜ:3)

[FONT=0)Dön bağlantı: [Dönem:2)JAXA GPM/GCOM-W).

Precipitation Studies'te Uzaktan Sensing'in Avantajları

  • [FONT:0)Yerel olmayan kapsama alanı: Uydular okyanusları kaplar (Dünya yüzeyinin% 7'si), uzak toprak alanları ve zeminde araç için zor olan siyasi sınırlar.
  • [FONT:0]Near-gerçek zamanlı kullanılabilirlik: Birçok uydu ürünü birkaç saat içinde mevcut, operasyonel Hidroloji, sel uyarıları ve felaket cevabı destekler.
  • [FONT:0]Uzun vadeli iklim kayıtları:[Dönetici: [Dönetici: 0,8] Dikkatli yeniden işleme ile, uydu kayıtları şimdi 20 yıldan fazla, mevsimsel değerleme ve aşırılıkta trendlerin analizini sağlar.
  • [FONT:0) Sayısal hava modelleri ile ilgili olarak: Uydu yağış verileri hava tahmin modellerine kadar, fırtınalar ve yağış olayları için tahmin doğruluğunu geliştirmektir.
  • [0]Su kaynakları yönetimi için destek:[Dönüşük haritalar rezervuar işlemleri, sulama zamanlaması ve kuraklık izleme için hidrolojik modelleri kullanıyor.

Geliştirilmiş Precipitation Data Uygulamaları

Hava Tahmini ve Şimdi yayınlandı

Yüksek çözünürlüklü uydu yağış ürünleri operasyonel sayısal hava tahminine (NWP) sistemlere beslenir. Örneğin, IMERG veri seti ABD Ulusal Hava Hizmeti tarafından kısa vadeli tahminleri ve sel uyarıları geliştirmek için kullanılır, özellikle de konveksiyon bazlı radar kapsamının sparse olduğu tahminlere dayanmaktadır.

İklim Araştırması

Uzak algılamalardan elde edilen küresel yağış veri kümeleri, iklim modellerini uygulamak, su döngüsüni ısınmaya çalışmak ve manastır modellerinde geçiş yapmak için önemlidir, ENSO döngüleri ve tropikal cyclone aktivite. Araştırmacılar in theETHFLT:0)NOAA Ulusal Çevre Bilgi Merkezi[FLT]

Tarım ve Gıda Güvenliği

Birçok gelişmekte olan bölgede, zemin bazlı yağmur ölçümleri azdır. Uydu bazlı yağış tahminleri ek verim modelleme, kuraklık erken uyarı sistemleri (Famine Erken Uyarı Sistemleri Ağı gibi), ve küçük çiftçiler için sigorta ürünleri sağlar.

Hidroloji ve Su Yönetimi

Taş tahmin modelleri doğru, uzaysal olarak dağıtılmış yağış girişleri gerektirir. Uzaktan algılama verileri büyük nehir basinleri için kalibre edici modeller, kar paketini izlemek (bir katı yağış formu) ve ABD'nin West Coast'taki atmosferik nehirler gibi aşırı olayların etkisini değerlendirmek için kullanılır.

Meydanlar ve Sınırlar

Dönüşümlü avantajlarına rağmen, uzaktan algılama yağış zorluk olmadan değildir.

  • [FONT:0)Data çözünürlüğü:[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ: 0) Pasif mikrodalga sensörleri, yerel uygulamalar için çok fazla koarse olabilecek 10-50 km boyunca uzaysal kararlar verir. Yüksek çözünürlük aktif sensörler (örneğin GPM DPR) teklif ~5 km ayak izi sunar, ancak kapsama alanı olmayan swath ile sınırlıdır.
  • [FONT:0)Calibration ve geçerlilik:) Uydu tahminleri, zemin gerçeğe karşı tutarlı kalibrasyon gerektirir (gölgeler, disdrometers, zemin radarlar). Biases, sensör performansında değişikliklerden, yörüngede ya da algoritma varsayımlarında ortaya çıkabilir.
  • [FONT:0)Retrieval algoritmalarının benzerlik:) Deprem oranlarına dönüştürülen radiances, bazı hidrometeor boyut dağıtımlarını, parçacık şekilleri ve atmosferik profiller varsayan fiziksel modeller içerir.
  • [FONT:0]Snow ve ışık yağmuru:[Dönem:[Dönem: 0) Pasif mikrodalga kar yağışı ve çok hafif yağış (örneğin, drizzle) zayıf sinyalleri ve belirsiz imzalar nedeniyle zorlu kalır.
  • [FONT:0]Temporal örnekleme boşlukları:[Dönetici] takımyıldızlar kapsamayı geliştirir, boşluklar hala uydu aşırılıkları, özellikle kutup bölgelerinde ve kısa ömürlü konvektif olaylar için var.

Uzaktan Sensing'te Future Yol

Ufukta çeşitli yenilikler, yağış veri kalitesinin ve faydalılığının sınırlarını zorlamaya söz veriyor:

Gelişmiş Uydu Görevleri

Sonraki NASA-JAXA Precipitation Ölçüm Misyonu (PMM) tarafından takip edilen Avrupa Uzay Ajansı'nın DünyaCARE (bulunma, aerosol ve yağış radarı) ve sonraki °D:0)EUMETSAT Polar Sistemi-İkinci Nesil) daha yüksek çözünürlükte sensörleri daha iyi bir şekilde takip edecek ve daha sık tekrar tekrar ziyaret edecek.

Makine Öğrenmesinin Entegrasyonu

Derin öğrenme ve veri füzyon teknikleri, temel tabanlı verilerle uydu gözlemlerini birleştirmek için kullanılır, reaniyal ürünler ve yüksek çözünürlüklü modeller. Bu hibrit yaklaşımlar, arazi üzerinde alt-köprüometre çözümünde tekrarlanabilir. Örneğin, PERSIANN-CCS sistemi, uydu temelli yağış tahminleri için sinir ağları kullanır.

Küçük Uydular ve Konsültasyonlar

Düşük maliyetli küçük uyduların ve CubeSats'ın yükselişi, çok yüksek zamansal kararlarla yağışı gözlemleyebilecek yoğun takımyıldızları dağıtma potansiyeline sahiptir (10-15 dakika). Gezegen ve Spire gibi şirketler, yağış tahminleri için mikrodalga ve GNSS radyo ccultation tekniklerini araştırıyor.

Geliştirilmiş Ground Calibration Networks

Düşük maliyetli yağmur ölçümlerinin yanı sıra, yüksek kaliteli zemin doğrulama siteleri genişletilebilir, uydu algoritmalarına yardımcı olacaktır.TheurFLT:0)NOAA'nın Ulusal Severe Fırtınaları Laboratuvarı) GPM Groundation programını test etmek ve retrieval modellerini geliştirmek için yürütür.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Uzaktan algılama, bilim adamlarının ve operasyonel ajansların toplanıp, analiz ettiklerini ve yağış verilerini kullandığını temel olarak değiştirdi. Uydular sürekli, küresel bir görünüme sahip olmayan bir ağ bu boşlukları yalnız başına başaramazken -özellikle de iyi ölçek özelliklerini çözmede, ışık ve sağlam yağışları yeniden değerlendirmede ve kalibrasyonunu on yıllar boyunca - aşırı hava durumu ve küçük uydulardaki teknolojik ilerlemeleri sürekli olarak kapatmaktadır.Bu yeteneklerin artmasıyla ilgili olarak, bu boşlukları güçlendirecektir.

[FONT=0)Dön bağlantı: [Dönem:2)NOAA GPM Ürün Sayfa[Dönetici: 3)[[Dönemli: 3 )