+ All Categories
Home > Documents > Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky...

Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky...

Date post: 11-Jun-2020
Category:
Upload: others
View: 0 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
36
Univerzita Karlova v Praze Přírodovědecká fakulta Ročníková práce Martina Bydžovská 2004
Transcript
Page 1: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

Univerzita Karlova v Praze Přírodovědecká fakulta

Ročníková práce

Martina Bydžovská

2004

Page 2: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

SYSTÉM METEOROLOGICKÝCH DRUŽIC,

data a využití

Vypracovala:

Martina Bydžovská

Vedoucí ročníkové práce:

Doc. Ing. Jan Kolář, CSc.

Page 3: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

Prohlášení

Prohlašuji, že předkládanou ročníkovou práci s názvem

„Systém meteorologických družic, data a využití“

jsem vypracovala samostatně.

Použitou literaturu a prameny uvádím v přiloženém seznamu.

Květen 2004

podpis

Page 4: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

Poděkování

Za cenné rady, náměty a inspiraci

bych chtěla poděkovat

Doc. Ing. Janu Kolářovi, CSc.

Page 5: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

OBSAH 1 Úvod ................................................................................................................... 6

2 Metodologie ....................................................................................................... 7

3 Literární rešerše ................................................................................................ 7

4 Zdroje dat pro předpověď počasí .................................................................... 9

4.1 Význam meteorologických družic pro předpověď počasí ........................... 10

5 Historie meteorologických družic.................................................................. 11

5.1 Historie příjmu meteorologických dat v České republice ............................ 12

6 Globální systém meteorologických družic.................................................... 13

6.1 Geostacionární družice .............................................................................. 13 6.1.1 METEOSAT ........................................................................................ 13

6.1.1.1 METEOSATy první generace....................................................... 15 6.1.1.2 METEOSAT druhé generace - MSG-1......................................... 16

6.1.2 GOES.................................................................................................. 17 6.1.3 GMS.................................................................................................... 18 6.1.4 INSAT ................................................................................................. 19 6.1.5 GOMS (ELEKTRO) ............................................................................. 19 6.1.6 FENGYUN........................................................................................... 20

6.2 Družice na polárních drahách .................................................................... 20 6.2.1 NOAA.................................................................................................. 21

6.2.1.1 NOAA 15, 16, 17.......................................................................... 22 6.2.2 METEOR............................................................................................. 23

6.3 Srovnání geostacionárních družic a družic na polárních drahách .............. 23

7 Data a jejich zpracování.................................................................................. 24

7.1 Data METEOSATu..................................................................................... 24 7.1.1 Data digitální ....................................................................................... 25 7.1.2 Data analogová ................................................................................... 26

7.2 Data z NOAA.............................................................................................. 27 7.2.1 Data digitální ....................................................................................... 27 7.2.2 Data analogová ................................................................................... 28

7.3 Příjem dat v České republice ..................................................................... 28

8 Využití meteorologických družic.................................................................... 29

9 Závěr................................................................................................................. 31

10 Abstrakt............................................................................................................ 32

11 Citace................................................................................................................ 33

12 Seznam literatury............................................................................................. 34

13 Seznam zkratek ............................................................................................... 35

5

Page 6: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

1 Úvod

Každý den sledujeme v televizi, čteme v novinách či na internetu, jaké nás

v následujících dnech čeká počasí. Jsou na něm závislé plány našeho pracovního i osobního

života. Dnes se již tyto informace pro nás staly naprosto přirozené a samozřejmé, ale vždy

tomu tak nebylo. Rozvoj techniky lidem umožnil předpovídat počasí jinými způsoby než jen

z červánků, rosy nebo sledováním výšky letu vlaštovek.

V současnosti existují mnohá zařízení, která dokáží poskytovat potřebné informace o

charakteristikách, jejichž dlouhodobým sledováním a analyzováním lze počasí nejen

předvídat s větší pravděpodobností, ale znalostí důsledků jejich změn usnadnit předvídání

velkých přírodních katastrof (jako jsou tajfuny, silné bouře atd.) či sledovat globální změny

v klimatu Země, a tím umožnit včasný počátek jejich řešení.

Meteorologové získávají tyto informace z hodnot naměřených pozemními stanicemi,

aerologickými stanicemi a od 60. let nově také z dat získaných z meteorologických družic.

Informace ze sítě jak pozemních, tak i aerologických stanic jsou vztaženy pouze k určitému

místu. Možnost sledování komplexního území přineslo až využívání dat z meteorologických

družic.

Současnou meteorologii či klimatologii si nelze představit bez dat poskytovaných

systémem meteorologických družic. Družicové snímky dnes představují nenahraditelný zdroj

informací pro synoptickou meteorologii, která se zabývá relativně krátkodobými procesy v

atmosféře spojenými s přechody atmosférických front, s rozložením oblačnosti apod. Snímky

však hrají nezastupitelnou roli i v klimatologických výzkumech. (URL 1)

Význam meteorologických družic s neustálým vývojem přístrojového vybavení a tedy

i větší dostupností a přesností informací neustále roste. Ve své práci bych se proto chtěla

zabývat právě meteorologickými družicemi, jejich systémem, vybavením, využitím jejich dat

a informacemi, které z nich lze získat. Data meteorologických družic využívá i Česká

republika k předpovědím počasí na svém území, proto se budu výrazněji zabývat družicemi,

pro Českou republiku významnými.

Výsledkem by měl na jedné straně být popis fungování systému meteorologických

družic, včetně napojení České republiky na něj, a na straně druhé poukázání na oblasti jejich

využití a tedy jejich významu.

6

Page 7: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

2 Metodologie

Vzhledem k charakteru tématu, které jsem si vybrala, metodologie mé práce spočívala

nejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem

popsala systém globálního monitoringu atmosféry, stručný přehled těchto družic a vyvodila

význam a možnost jejich využití. Pro vyhledávání těchto informací jsem využívala zejména

internetových stránek, nejvýznamnějšími z nich se budu podrobněji zabývat v kapitole č. 3

Literární rešerše.

3 Literární rešerše

Literaturou nápomocnou při obecných problémech dálkového průzkumu mi bylo

vysokoškolské skriptum Dálkový průzkum Země Jana Koláře (2000). Dle tohoto učebního

textu jsem se orientovala v počátcích své práce, tedy při začleňování meteorologických

družic, vyhledávání jejich názvů, typů dat atd.

Pro mou práci byly stěžejními informace čerpané na internetových stránkách. Jelikož

jsem jich navštívila mnoho, budu se nyní zabývat jen nejzásadnějšími z nich:

http://www2.ncdc.noaa.gov/docs/ :

Oficiální internetová stránka americké vládní agentury National Oceanic and

Atmospheric Administration (NOAA). Obsahuje informace nejen o družicích NOAA, jejich

vybavení, umístění atd., ale najdou se zde i obecné informace o družicích na polárních

drahách.

http://www.eumetsat.de/

Oficiální stránky západoevropské mezivládní organizace EUMETSAT (European

Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites). Stejně jako předchozí stránka,

obsahuje kromě podrobných informací o družicích jí provozovaných také popsaný systém

geostacionárních družic.

http://www.lib.cas.cz/knav/space.40/

„Velký katalog družic a kosmických sond“ je databází, jež obsahuje přehled

kosmických startů od roku 1957, popis jednotlivých družic a kosmických sond, přehled

7

Page 8: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

astronautů, kosmodromů a nosných raket. Jednotlivé údaje jsou uspořádány chronologicky

nebo pomocí jmenného rejstříku názvu družic a sond, proto je vyhledávání potřebných údajů

velmi jednoduché.

http://www.chmi.cz/meteo/sat/

Oficiální stránky družicového oddělení Českého hydrometeorologického ústavu

(ČHMÚ). K nalezení jsou zde informace i aktuální snímky z družic NOAA a METEOSAT,

z nichž ČHMÚ data přijímá. Jelikož se jedná o stránky, které jsou určeny široké veřejnosti,

jsou velice srozumitelné a člověka snadno uvedou nejen do problematiky meteorologických

družic, ale i jejich využívání pro předpovědi počasí.

8

Page 9: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

4 Zdroje dat pro předpověď počasí

Základní metodou pro předpověď počasí je tzv. synoptická metoda, která spočívá

v meteorologickém pozorování velkého území, a to současně. Naměřené údaje se podle

dohodnutého způsobu zaznamenávají do geograficko-meteorologické mapy (tzv. synoptická

mapa) a sledováním vývoje meteorologické situace na mapách, při znalosti fyzikálních

zákonů, kterými se atmosférické procesy řídí, je možné vytvořit časovou extrapolaci vývoje,

tedy předpověď počasí.

Předpokladem pro úspěšnou předpověď počasí je co nejpodrobnější znalost aktuálního

stavu atmosféry. Tyto informace, jež meteorologové pro svou práci potřebují, se získávají

z následujících zdrojů:

síť pozemních (popř. oceánských) stanic (těch je kolem 10 000)

- pozorování a tvorba map (v Evropě v měřítku 1:10 mil. nebo 1:15 mil.) se

provádějí v tříhodinových intervalech

- zprávy se šifrují do dohodnutého číslicového kódu (tzv. SYNOP) a posílají se

do národních center, mezi kterými se vyměňují, což každé národní

povětrnostní službě umožňuje využívat data z velké oblasti

- stanice jsou obsluhované lidmi nebo jsou již automatizované

síť aerologických stanic (počet: 600-800 stanic, v České republice je pouze v Praze)

- v šestihodinových intervalech vypouštějí na balónech sondy, jež měří výškový

profil základních meteorologických prvků (teplota, vlhkost, tlak vzduchu, vítr),

a to až do výšky 25 – 30 km

- údaje z měření se znázorňují v aerologickém diagramu (ukazuje vertikální

teplotní a vlhkostní zvrstvení) nebo zákresem do geografické mapy v jedné

zvolené tlakové hladině (vznikne výšková mapa zvolené tlakové hladiny)

informace získané metodami dálkové detekce

- jedná se zejména o meteorologické družice, které jsou předmětem mé práce,

radary a systémy detekce blesků

podnebné charakteristiky dané lokality nebo oblasti

9

Page 10: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

4.1 Význam meteorologických družic pro předpověď počasí

Zatímco u klasických měření meteorologických veličin pozemními a aerologickými

stanicemi (tzv. přímá sondáž atmosféry) jde o řady spojité v čase, ale omezené na pozorovací

stanoviště nebo jejich blízké okolí, u měření meteorologických družic, popř.

meteorologických radarů, jde o prostorově spojitou informaci získávanou v diskrétních

časech. Proto jsou jejich výstupy vhodným doplněním výstupů stanic. Získané údaje se

vzájemně doplňují a oboje se používají v tzv. numerických modelech pro předpověď počasí.

Prostřednictvím meteorologických družic jsou poskytovány informace o prvcích

všeobecné cirkulace atmosféry a o charakteristikách polí meteorologických prvků, a to v

globálním měřítku. Pomocí snímků je možné určovat druhy oblačnosti a sestavovat mapy

rozložení oblačnosti, což s využitím informací pouze ze stanic možné nebývalo. Hlavním

přínosem metod dálkové detekce je plošné pokrytí, operativní dostupnost aktuálních dat a

možnost zobrazení dynamiky oblačných systémů formou animací.(URL 2)

Zvláštní význam mají družice při studiu počasí nad oceány a nad jižní polokoulí, kde se

nachází relativně málo meteorologických stanic, nenahraditelné jsou také například pro

včasnou identifikaci tropických cyklón.

10

Page 11: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

5 Historie meteorologických družic

Meteorologické družice jsou významnou součástí dálkového průzkumu Země (DPZ).

První využívání informací získaných ze snímků z kosmických letů bylo právě v oblasti

meteorologie – snímky poskytující informace o momentálním stavu atmosféry (zejména

zemské oblačnosti) napomáhaly odhalovat zákonitosti tvorby počasí a tím i možnosti jeho

lepších předpovědí.

Historie meteorologických družic sahá až do první poloviny 20. století. Již ve 20. a 30.

letech se v tehdejší vědeckofantastické literatuře objevovaly myšlenky o umístění družic na

oběžnou dráhu a s ním možnosti nepřetržitého sledování počasí na obrovském území.

Významným milníkem byla druhá světová válka a s ní spojený rozvoj raketové techniky.

První skutečnou ryze meteorologickou družicí byl americký TIROS-1 (viz obr. 1).

Vypuštěn byl 1. dubna 1960 a započal tak éru družic na polárních drahách. Za více než

čtyřicet let, které uběhly od jeho startu, prošly meteorologické družice a jejich přístrojové

vybavení bouřlivým vývojem. Přístroje byly zpočátku poměrně primitivní, postupně se však

zdokonalovaly až po současné, tzv. skenující radiometry s poměrně vysokou přesností.

Mezi významná data dále patří 7. prosinec 1966, kdy byla vypuštěna ATS-1, první

geostacionární družice s meteorologickým přístrojovým vybavením, 16. říjen 1975 - start

první operativní ryze meteorologické družice na geostacionární dráze GOES-1, a konečně 23.

listopad 1977 - start první evropské geostacionární meteorologické družice METEOSAT-1.

V průběhu devadesátých let se výrazně zlepšila kvalita, dostupnost a rychlost

zpracování družicových dat a tím se i zvýšila jejich využitelnost. Neustále probíhá vývoj a

vylepšování přístrojového vybavení družic. Obr. 1 První snímek z družice TIROS-1

zdroj: URL 3

11

Page 12: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

5.1 Historie příjmu meteorologických dat v České republice

Příjem meteorologických dat v České republice probíhá od 70. let. Institucí, která se u

nás touto problematikou zabývá, je Český hydrometeorologický ústav. V letech 1978-9 zde

bylo nainstalováno zařízení pro příjem digitálních dat z družic NOAA (tzv. HRPT systém od

kanadské firmy MDA), které bylo vůbec prvním zařízením pro příjem digitálních obrazových

dat na území někdejšího Československa a sloužilo do roku 1995. V roce 1994 bylo

nainstalováno zařízení pro příjem digitálních snímků z družic METEOSAT a na jaře roku

1995 nové zařízení pro příjem dat z polárních družic NOAA.

12

Page 13: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

6 Globální systém meteorologických družic

Pro monitorování atmosféry Země je zaveden globální systém meteorologických

družic. Tento systém tvoří satelity označované WXSAT (Weather Satelit - satelity pro

sledování povětrnostní situace), jež se dělí na dva základní typy, které se navzájem doplňují a

kombinací jejich výhod je možné získávat kvalitních informace o atmosféře. Jedná se o

družice geostacionární a družice na polárních drahách.

6.1 Geostacionární družice

Geostacionární družice jsou umístěny nad Zemí ve statické výšce (okolo 36000 km).

Zde obíhají kolem Země stejnou rychlostí, jakou okolo své osy rotuje Země (obletí ji tedy cca

jednou za 24 hodin) - v praxi to znamená, že setrvávají pevně nad jedním bodem vzhledem

k Zemi (zpravidla přímo nad rovníkem) a z pohledu pozorovatele na Zemi se jejich poloha na

obloze nemění.

Díky značné výšce těchto družic jsou nevýhodou veliké energetické nároky na jejich

vypuštění a také potřeba skenerů s mnohem lepší prostorovou rozlišovací schopností.

Kolem Země funguje pět geostacionárních meteorologických družic.Tento počet

zajišťuje souvislé pokrytí celé planety (s výjimkou polárních oblastí). Jedná se o

západoevropský METEOSAT, americké družice GOES 8 a GOES 9 (oba americké

kontinenty a východní tichomoří), japonský GMS (západní tichomoří, východní Asie a

Austrálie), indický INSAT, respektive ruský GOMS (obě družice pro centrální až západní

Asii a oblast Indického oceánu).

6.1.1 METEOSAT

První generace METEOSATů byla započata 23. 11. 1977, kdy z mysu Canaveral

odstartovala americká raketa Delta, která vynesla družici METEOSAT-1. 19. 6. 1981 byla

vynesena družice METEOSAT-2, následovaly METEOSAT-3 (vynesen 15. 6. 1988, jeho

činnost ukončena 21.11. 1995), METEOSAT-4 (vynesen 6. 3. 1989, činnost ukončena 7. 11.

1995). V současnosti jsou v činnosti METEOSAT-5 (vynesen 2. 3. 1991, je umístěna na 63°

v. d. a sloužit by měl do roku 2004), METEOSAT-6 (vynesen 20. 11. 1993, umístěna na

10° v.d.), METEOSAT-7 (vypuštěn 2. 9. 1997 a umístěn na 0°) – ten uzavírá družice první

13

Page 14: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

generace (viz tab. 1). První družice generace druhé je označována jako MSG1 a byla

vypuštěna 28. 8. 2002 a je umístěna na 3,4o z. d.

Tab. 1 Přehled o vypuštění, činnosti a ukončení činnosti první generace METEOSATů

zdroj:URL 4

METEOSAT-4, -5 a -6 byl vyvinut pod záštitou Meteosat Operational Programme,

který probíhal v letech 1983 až 1995 pod správou Evropské vesmírné agentury ESA

(European Space Agency), poté od roku 1986 po správou západoevropské mezivládní

organizace EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological

Satellites). METEOSAT-7 byl vyvinut pod záštitou Meteosat Transition Programme

EUMETSATu.

V současnosti je provozovatelem všech funkčních družic organizace EUMETSAT.

Jedná se o METEOSAT-4, -5 a -6 a MSG-1, z nichž jsou tři vhodné pro Evropu, a to MSG-1,

METEOSAT-6 a METEOSAT-7 (umístěn nad Guinejským zálivem a snímá oblast Evropy,

západní Asie, celou Afriku, většinu Atlantiku a východní část Jižní Ameriky). METEOSAT-5

je umístěn nad Indickým oceánem a vysílá pouze primární data.

14

Page 15: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

6.1.1.1 METEOSATy první generace

Snímání zemského povrchu je zajištěno rotací družice kolem její osy rovnoběžné s

osou zemskou (tzv. Spin Scanning), rychlostí 100 otáček za minutu. Zemský povrch snímá

postupně od jihu k severu každých 30 minut - začátky jsou vždy ve 30. a 60. minutě. Délka

snímání je 25 minut, poté má družice 5 minut na návrat do výchozího stavu (návrat čidel,

kalibraci a telemetrické údaje) a stabilizaci přístrojů, načež začíná snímání znovu. Tímto

způsobem nasnímá METEOSAT za 24 hodin celkem 48 obrazových souborů (tzv.slotů).

Oblast Česka je snímána vždy ve 22. a 52. minutě, snímku je pak přiřazen čas nejbližší následující celé

půlhodiny. To znamená, že ČR byla vždy nasnímána o 8 minut dříve než je čas uvedený v hlavičce snímku.

Družice na palubě nesou (viz obr. 2):

• tříkanálový rastrující radiometr MVIRI (Meteosat Visible and InfraRed Imager)

• zařízení pro distribuci zpracovaných snímků a pro retranslaci meteorologických dat z

automatických pozemních stanic a bójí

• pro sbírání radiace odrazový dalekohled systému Cassegrain/Ritchey-Chrétien

s hlavním zrcadlem velikosti 400 mm a ekvivalentní ohniskovou vzdáleností 3,65 m

Obr. 2 Satelitní systém METEOSATu

Zdroj: URL 5

15

Page 16: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

3 spektrální pásma rastrujícího radiometru (vybraná dle primárního cíle METEOSATu

- mapování rozložení mraků a vodní páry):

o viditelné pásmo (VIS) - 0,4 až 1,0 µm; velikost pixelu (rozlišení) 2,5 km

o tepelné infračervené pásmo (IR) - 10,5 až 12,5 µm; velikost pixelu 5 km

o pásmo absorpce vodních par (WV) - 5,7 až 7,1 µm; velikost pixelu 5 km

V důsledku šikmého pohledu a větší vzdálenosti je rozlišení pro oblast střední Evropy

poněkud horší - přibližně 6x9 km pro WV a IR pásmo a 3x4,5 km pro VIS pásmo.

6.1.1.2 METEOSAT druhé generace - MSG-1

První generace METEOSATů má být v nejbližších letech nahrazena třemi novými

družicemi nazvanými Meteosat Second Generation (MSG). Narozdíl od první generace budou

pořizovat snímky v kratším časovém intervalu (15minutový, oproti původnímu

30minutovému), na více vlnových délkách (12 spektrálních kanálů, oproti původním třem) a

ve větším geometrickém rozlišení (zachytí tedy přesněji i řadu náhlých jevů jako jsou sněhové

přeháňky, bouřky, výskyt mlh).

V současnosti je vyvinuta pouze první z nich, postavila ji firma Alacatel Espace,

Cannes (Francie). Na financování vývoje a stavby se podílela organizace ESA, Paříž

(Francie). Předpokládaná aktivní životnost této družice je 5 let.

Družice nese:

• dvanáctikanálový radiometr SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared

Imager), jeden snímek pořídí za 15 minut

• radiometr GERB (Geostationary Earth Radiation Budget), pro studium radiační

rovnováhy Země

• komunikační systém MCP (Mission Communication Payload)

- zajišťující přenos meteorologických dat z družice a z automatických

pozemních měřicích stanic DCP (Data Collection Platform)

• převaděč vyhledávacího a záchranného systému SARSAT (Search and Rescue

Satellite Transponder)

16

Page 17: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

6.1.2 GOES

16.10.1975 byla vypuštěna družice GOES-1, poté GOES-2 (vypuštěna 16.6.1977),

GOES-3 (vypuštěna 16. 6.1978) a GOES-4 (vypuštěna 9. 9.1980), GOES-5 (vypuštěna

22.5.1981), GOES-6 (vypuštěna 28.4.1983). V současnosti se družice GOES nacházejí nad

75° z. d. a 135° v. d.

Jako mnoho družic zaměřených na monitorování počasí byla GOES vyvinuta a

vypuštěna organizací NASA. Jakmile byla schopna provozu, bylo řízení předáno NOAA

National Environmental Satellite, která je v současnosti operativním provozovatelem této

družice. Hlavní pozemní stanice CDA (Command and Data Acquisition) se nachází v areálu

střediska NASA Wallops Flight Station, Virginia (USA).

Základním programem této družice je snímkování oblačnosti (s rozlišovací schopností

do 1 km) a infračervené snímkování. Dále registrují kosmické záření, rentgenové záření a

intenzitu magnetického pole s návazností na sluneční činnost.

Družice GOES umožňují snímání omezené oblasti (velikostí srovnatelné např. s

územím České republiky) až každých 20 sekund; tento režim se však využívá spíše pro

výzkumné účely, respektive v případě monitorování živelných katastrof.

Na palubě je následující vybavení:

• zobrazující rastrující pětikanálový radiometr (Imager)

• radiometr pro sondáž atmosféry (Sounder)

- pro měření vertikálního profilu teploty, obsahu vodní páry a ozónu, teploty

oblačnosti a zemského povrchu pracující v 1 kanálu viditelného a 18 kanálech v

infračervené oblasti spektra s rozlišením 1 respektive 2 km (8192 stupňů šedi)

• soubor přístrojů pro monitorování kosmického prostředí SEMS (Space Environment

Monitor Systém), který tvoří:

magnetometr

detektor slunečních energetických částic EPS (Energetic Particle Sensor)

detektor protonů a částic HEPAD (High Energy Proton and Alpha Detektor)

rentgenový sluneční dalekohled XRS (X-Ray Sensor)

• převaděč pro sběr dat z automatických meteorologických stanic DCS (Data Collection

Systém)

• převaděč záchranného systému SARSAT (Search and Rescue Satelite)

17

Page 18: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

5 spektrálních kanálů radiometru:

o 0.52-0.72 µm

o 3.78-4.03 µm

o 6.47-7.02 µm

o 10.20-11.20 µm

o 11.50-12.50 µm

- 1024 stupňů šedi, s rozlišením 1 km (viditelná oblast), 4 km (infračervená

oblast) až 8 km (oblast 6 µm)

Pomocí družice GOES-4 byla vytvořena první vertikální měření teploty a vlhkosti ze

synchronní dráhy. Z tohoto reprezentativního vzorku byly určeny výšky a teploty mraků a byl

vytvořen třírozměrný obraz jejich rozdělení pro přesnější předpověď počasí. S použitím

snímků z GOES, byli meteorologové schopni měřit pohyby vybraných mraků v různých

výškách a získat jejich směr a rychlost za účelem lepšího porozumění modelu cirkulace

atmosféry.

6.1.3 GMS Výrobcem družic GMS (Geostationary Meteorogical Satellite) je japonská společnost

NEC a provozovatelem je Japonsko, NASDA.

První družice GMS byla vypuštěna 14. 7. 1977, GMS-2 byla vypuštěna 10. 8. 1981,

GMS-3 byla vypuštěna 2. 8. 1984 a její činnost ukončena v červnu 1995, GMS-4 byla

vypuštěna 5. 9. 1989 a její činnost ukončena 22. 2. 2000.

GMS-5 (Himawari – Slunečnice) byla vypuštěna z Tanegashima Island (1000 km

jihozápadně od Tokia) dne 18. 3. 1995 a nahradila GMS-4. Původně byla zakotvena na

160° v. d., později (v červnu 1995) přemístěna na 140° v. d. (nad Austrálii).

Družice GMS poskytuje snímky každých 25 minut.

Nese:

• radiometr VISSR (Single Imaging Visible and IR Spin Scan Radiometer)

Kanály radiometru:

o viditelné spektrum (0,5 µm – 0,75 um) v rozlišení 1,25 km

o infračervené spektrum (10,5 um – 12,5 um) v rozlišení 5 km

o infračervený kanál k monitorování obsahu vodní páry v atmosféře

18

Page 19: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

6.1.4 INSAT

Poslední z řady Insat je družice s označením 3C. Tato družice byla zkonstruována

ISRO Satellite Centre (ISAC) v Bengalúru (Karnátaka, Indie) a úspěšně vypuštěna 27. září

2003, jejím provozovatelem je organizace Indian Space Research Organization (ISRO),

v Bengalúru (Karnátaka, Indie).

Hlavní pozemní stanice a řídicí středisko MCF (Master Control Facility) se nachází u

města Hassan (Karnátaka, Indie).

Zavěšena je nad 74° v. d. Předpokládaná aktivní životnost je 12 roků.

Nese:

• rastrující radiometr VHRR (Very High Resolution Radiometer), pracující ve viditelné

oblasti spektra (rozlišení 2×2 km) a ve dvou pásmech infračervené oblasti (rozlišení

8×8 km)

• televizní přehledová kamera s prvky CCD (Charge Coupled Device) pracující ve 3

pásmech (viditelné, blízké infračervené a krátkovlnné infračervené) s rozlišením

1×1 km

• anténa o průměru 0,9 m pro přenos meteorologických dat

6.1.5 GOMS (ELEKTRO) Tato ruská meteorologická družice byla vypuštěná - v rámci programu GOMS

(Geostationary Operational Meteorological Satellite, ohlášeného v r. 1975) - 31. 10. 1994

z Bajkonuru na raketě Proton-K/DM-2. Postavilo ji VNII Elektromechaniki.

Je zavěšena na 76.o v. d. nad Indickým oceánem.

Poskytuje mapy oblačnosti a teploty moří, společně s daty na horní hranici mraků a

větrné rychlosti, k umožnění varování před hurikány, povodněmi a tajfuny.

Nese:

• televizní kamery

• radiometry (v optickém oboru rozlišení 1,25 km, v infračerveném 6,5 km)

19

Page 20: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

6.1.6 FENGYUN

Provozovatelem čínské družice FENGYUN (Feng Yun - Vítr a Mrak) je Guojia

Weixing Qixiang Zhongxin (National Satellite Meteorological Center (NSMC)), Peking

(Čína) pro organizaci Zhongguo Qixiang Ju (China Meteorological Administration (CMA)),

Peking (Čína). Čínské pozemní stanice se nacházejí u měst Peking, Kanton a Urumči.

FY-1D je zatím poslední družice této řady, start měla 15. 5. 2002 z Taiyuan Space

Center. Předchozí družicí je Feng Yun 1-3 (z roku 1999), kterou má tato družice nahradit.

Umístěna je na 105° v.d.

Na palubě nese:

• mnohakanálový radiometr MVISR (Multichannel Visible and IR Scan Radiometer),

pracující v 10 kanálech viditelného a infračerveného záření (0.58-0.68, 0.84-0.89,

3.55-3.93, 10.3-11.3, 11.5-12.5, 1.58-1.64, 0.43-0.48, 0.48-0.53, 0.53-0.58, 0.90-

0965 µm).

6.2 Družice na polárních drahách

Výška, sklon a výstřednost dráhy polárních meteorologických družic se liší dle jejich

typu. Rovina jejich oběžné dráhy má sklon vůči rovině zemského rovníku cca 80 až 100

stupňů. Pohybují se tedy přibližně severojižním směrem a při oběhu kolem Země přelétají

přes její polární oblasti (z tohoto odvozen i jejich název). Jejich oběžná dráha (zpravidla téměř

kruhová) se pohybuje ve výškách od 600 do 1250 km nad zemským povrchem.

V současnosti se těmito družicemi myslí americké civilní meteorologické družice

NOAA. Vedle nich pod označení polárních družic můžeme zahrnout např. METEOR (ruské

družice) nebo DMSP (americké vojenské družice), ale vzhledem k nízké kvalitě dat družic

METEOR, respektive nedostupnosti dat z DMSP většina vyspělých civilních

meteorologických služeb využívá data z družic NOAA.

20

Page 21: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

6.2.1 NOAA

Jedná se o americké civilní družice, jejichž název je odvozen z National Oceanic and

Atmospheric Administration (tj. americká vládní agentura, jež tyto družice spravuje). Občas

se též používá označení „družice série TIROS-N (název první družice této generace)“. Před

vypuštěním na oběžnou dráhu je družice označována písmenem, po dosažení plánované dráhy

je jí přidělena příslušná číslice. Pro nejnovější sérii těchto družic se v současnosti používá

označení „série NOAA-KLM“ (NOAA 15, 16 a 17).

Obíhají Zemi ve výšce 810 až 870 km po heliosynchronní dráze (tzn. přelet určité

zeměpisné šířky vždy ve stejném místním čase) skloněné vůči rovině zemského rovníku 98 až

99 stupňů.

Družice nepřetržitě snímají pás široký 3000 km, který mají pod sebou. Doba oběhu

kolem Země je přibližně 100 minut (tzn. 14 oběhů za den). Posun dráhy mezi dvěma

sousedními oblety činí na rovníku přibližně 25,5 stupně (na západ).

Pokud je systém polárních družic kompletní, jsou v provozu vždy dvě družice, jejichž

roviny oběžných drah jsou vůči sobě stočeny o 90 stupňů. Tím je docíleno snímání

libovolného místa na Zemi nejméně 4krát za 24 hodin. Například v současnosti (prosinec

1998) NOAA 15 snímá oblast střední Evropy v ranních hodinách (přelet od severu k jihu) a

ve večerních hodinách (přelet od jihu k severu), zatímco NOAA 14 brzy po obědě (přelet od

jihu k severu) a po půlnoci (od severu k jihu). Čím je přijímací stanice blíže k pólům, tím více

přeletů může zachytit (a zároveň je větší překryv jednotlivých přeletů). Naopak na rovníku na

sebe okraje jednotlivých přeletů právě navazují. (URL 6)

Družice NOAA zahrnují: TIROS-N (vypuštěn v říjnu 1978), na který navázal NOAA-

A (vypuštěna v červnu 1979 a přejmenována na NOAA-6), NOAA-C (vypuštěna v červnu

1981 a přejmenována na NOAA-7), NOAA-E (vypuštěna v březnu 1983 a přejmenována na

NOAA-8), NOAA-F (vypuštěna v prosinci 1984 a přejmenována na NOAA-9), NOAA-G

(vypuštěna v září 1986, přejmenována na NOAA-10), NOAA-H (vypuštěna v září 1988,

NOAA-11), NOAA-D (květen 1991, NOAA-12), NOAA-I (říjen 1993, NOAA-13) a NOAA-

J (listopad 1994, NOAA-14). Série TIROS-N až NOAA-D jsou nazývány družicemi série

TIROS-N a NOAA-E až -N jsou nazývány družicemi série TIROS ATN neboli Advanced

TIROS-N.

21

Page 22: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

6.2.1.1 NOAA 15, 16, 17

Jsou to o nejmodernější meteorologické družice, určené pro operativní využití. Jedná

se o družice typu Advanced TIROS-N.

Na palubě jsou následující přístroje:

• pětikanálový rastrující radiometr AVHRR/3 (Advanced Very High Resolution

Radiometer)

• zařízení pro sondáž atmosféry TOVS (TIROS Operational Vertical Sounder) pro

stanovení teplotního profilu a koncentrace oxidu uhličitého, ozónu a vodní páry, které

tvoří:

o zařízení pro sondáž troposféry v infračerveném oboru HIRS/3 (High

Resolution Infrared Sounder)

o zařízení pro sondáž troposféry v mikrovlnném oboru AMSU-A a AMSU-B

(Advanced Microwave Sounding Unit)

o zařízení pro sondáž stratosféry SSU (Stratosphere Sounding Unit)

• spektrometr SBUV/2 (Solar Bacscatter UV) pro měření koncentrace ozónu (vlnová

délka 160-400 nm)

• monitor korpuskulárního slunečního záření SEM/2 (Space Environment Monitor),

jehož součástí je:

o detektor MEPED (Medium Energy Proton and Electron Detektor) pro detekci

korpuskulárního záření ze slunečních erupcí

• další mikrovlnný detektor

• zdokonalený systém ARGOS-M (CNES, Francie) neboli DCS (Data Collection

Systém) pro sběr dat z automatických meteorologických stanic na pevnině, na bójích a

balónech

5 spektrálních pásem radiometru:

o viditelné 0,55 - 0,68 µm; rozlišovací schopnost 1,1km

o blízké IČ 0,725 – 1,1 µm; rozlišovací schopnost 1,1km

o termální 3,55 – 3,92 µm; rozlišovací schopnost 1,1km

o termální 10,5 – 11,5 µm; rozlišovací schopnost 1,1km

o termální 11,0 – 12,5 µm; rozlišovací schopnost 1,1km

22

Page 23: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

6.2.2 METEOR

Jedná se o ruské meteosatelity. Tyto satelity jsou zavěšeny ve větší výšce než satelity

NOAA (1200km). Sklon dráhy satelitů METEOR je 82° a doba obletu kolem Země je

115min.

6.3 Srovnání geostacionárních družic a družic na polárních drahách

Výhodou geostacionárních družic je, že mohou snímat opakovaně stejné území na

Zemi velmi často (zpravidla každých 30 – 60 minut, např. družice METEOSAT mají relativně

vysokou frekvenci snímání: 48x za 24 hodin) – to je činí ideálními pro meteorologické

aplikace. Nevýhodou je, že nemohou snímat severní a jižní pól a jsou omezeny pro snímání

území s větší zeměpisnou šířkou než je 60-70 stupňů. Na rozdíl od polárních, které jsou blíže

k Zemi mají horší prostorové rozlišení a pro místa vzdálenější od rovníku se ještě snižuje

(např. pro obraz z METEOSATu, pixel poblíž rovníku zobrazuje území cca 2,5 km2, kdežto

pixel zobrazující území například v severní Evropě může reprezentovat 10 km2 a proto podává

méně informací).

V meteorologických a klimatických aplikacích se tedy využívá obou typů družic –

kombinací výhod častého snímání geostacionárních družic a vyšší rozlišovací schopností

družic polárních.

23

Page 24: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

7 Data a jejich zpracování

Pojmem „data“ jsou v případě meteorologických družic myšlena jednak data

analogová, tedy družicové fotografie a jednak data digitální, což jsou družicové snímky ze

skenerů, které jsou již přímo v digitální podobě.

Družicové snímky jsou vytvářeny zaznamenáváním intenzity odraženého nebo

emitovaného elektromagnetického záření objektů v určitých intervalech spektra.

V České republice je největším odběratelem dat z meteorologických družic výše

zmíněný Český hydrometeorologický ústav. Oddělením zabývajícím se sběrem a

zpracováváním dat z meteorologických družic je Družicové oddělení ČHMÚ s pracovištěm

na jižním okraji Prahy 4, na Libuši. Základními úkoly tohoto oddělení je příjem, zpracování a

distribuce dat z meteorologických družic NOAA a METEOSAT pro operativní účely,

archivace dat a jejich zpracování pro výzkumné, propagační a výukové účely.

Vzhledem k významnosti družic METEOSAT a NOAA pro oblast České republiky se

v následující kapitole budu zabývat pouze popisem dat z těchto družic.

7.1 Data METEOSATu

Všechna obrazová data z METEOSATu jsou nejprve předána do centrálního

přijímacího střediska v Darmstadtu, kde jsou zpracována, doplněna o zeměpisnou síť,

průsečíky poledníků a rovnoběžek, obrysy kontinentů, případně státní hranice a konturu

kontinentů a odtud opět přes METEOSAT (zařízení pro distribuci snímků) vysílána

uživatelům.

Kromě střediska v Darmstadtu jsou dalšími součástmi systému stanic hlavní pozemní

stanice (Primary Groun Station) Fucino v Itálii. Stanice na úpravu dat leží ve městech

Bracknell, Toulouse a Řím.

Přenos obou typů distribuovaných dat se uskutečňuje v reálném čase rychlostí 166

kbit/s nebo zrychleně až 2,7 Mbit/s (v pásmu S -1,675 GHz):

24

Page 25: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

7.1.1 Data digitální

Digitální data METEOSATu jsou označována jako tzv. HRI (High Resolution

Imagery) data a jsou určena pro přijímací stanice kategorie PDUS (Primary Data User´s

Station).

Příjem dat HRI musí být zajištěn smlouvou s EUMETSATem. Tato data jsou

zakódována a bez dekódovací jednotky k systému PDUS, kterou zájemce obdrží ke svému

zařízení po zaplacení stanovených poplatků, není příjem možný.

Digitální data nejsou přenosem nijak deformována, jsou v podstatě totožná s daty

naměřenými družicí.

Data HRI pro stanice PDUS jsou přenášena v následovně (viz obr. 3):

- jako celý disk (v kanálech IR, VIS a WV) …………………………….……… AI, AV, AW

- jako oblast Evropy, severní Afriky a Atlantiku (v kanálech IR, VIS a WV)….. BI, BV, BW

- jako retranslované snímky z družic GOES a GMS ……………………………. XI, XV

Obr. 3 Formáty dat HRI

Zdroj: URL 7

25

Page 26: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

7.1.2 Data analogová

Data analogová, označována jako primární data či WEFAX (Weather Fascimile) jsou

určena pro přijímací stanice kategorie SDUS (Secondary Data User´s Station). Analogová

data jsou vysílaná ve formě amplitudově modulovaného signálu, mohou být silně ovlivněna

kvalitou přenosu.

Příjem dat WEFAX není nijak omezován.

Data WEFAX pro stanice SDUS jsou přenášena následovně (viz obr. 4):

- celý disk v kanálech IR, VIS a WV ………………..………………. DTOT, CTOT, ETOT

- jednotlivé devítiny disku v kanálu IR ……………………..……….. D1 až D9

- jednotlivé devítiny disku v kanálu VIS …………….…………….… C1D až C9D

- jednotlivé devítiny disku v kanálu WV …………………………..… E1 až E9

Zorné pole satelitu je rozděleno na 9 částí, označovaných číslicemi 1 až 9 za

označením spektra. Nejpoužívanější snímek Evropy a severní části Afriky v infra spektru se

vysílá každých 30 minut a má označení D2 (území České republiky je zobrazeno na snímcích

obsahujících číslici 2)

Obr.4 Formáty dat WEFAX

Zdroj: URL 8

26

Page 27: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

7.2 Data z NOAA

Příjem, zpracování a (re)distribuce dat z radiometru AVHRR družic NOAA nejsou

zatím nijak administrativně omezovány, zájemci o příjem dat (ať v režimu HRPT nebo APT –

viz dále) pouze stačí pořídit si vhodné přijímací zařízení.

7.2.1 Data digitální

Přenos digitálních dat se označuje jako tzv. HRPT přenos, který probíhá následovně:

data jsou snímána a vysílána rychlostí 6 obrazových řádek za sekundu, každý řádek obsahuje

2048 pixelů, v každém pixelu jsou data reprezentována pro každý z pěti přenášených kanálů

10bitovou hodnotou. Data jsou přenášena v pásmu 1,7 GHz.

Pro příjem HRPT dat je zapotřebí přijímající parabolická anténa, která vyžaduje

automatické navádění což je příčinou toho, že digitální přenos dat NOAA je z technického

hlediska výrazně náročnější, než digitální příjem dat METEOSATu.

Formáty digitálních dat:

HRPT (High Resolution Picture Transmission) formát:

- data z AVHRR plného rozlišení

- tato data jsou přenášena v reálném čase

LAC (Local Area Coverage) formát:

- v podstatě uložená (tzn. ne přenášená v reálném čase) data

formátu HRPT(tzn. bez sníženého rozlišení) pro vybraná území

- vytvářena pro centrální zpracování, nejsou určena pro lokální

uživatele

GAC (Clobal Area Coverage) formát:

- obsahují HRPT data s uměle sníženým rozlišením (4 x 4 km)

- celková rychlost přenosu dat je 1/10 přenosu LAC dat

- data sloužící k uložení, určeny k zařazení ke globálnímu souboru

dat, který je využíván k centrálnímu zpracování a analýzám,

tedy ne pro lokální uživatele

- tento formát dovoluje znovunabytí do 100% formátu HRPT ze

sníženého rozlišení

27

Page 28: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

Jsou-li data ukládána (jedná se o GAC a LAC formáty), jedná se o záznam na palubní

záznamová média a na výzvu řídícího střediska je předá k trvalé archivaci (např. pro různé

klimatické studie).

7.2.2 Data analogová

Přenos analogových dat je výrazně jednodušší, ale kvalitativně výrazně horší, než

přenos dat digitálních a je označován jako tzv. APT (Automatic Picture Transmission) přenos.

Pro příjem těchto analogových dat postačuje dostatečně citlivá všesměrová anténa (v

pásmu 137 MHz).

Analogový příjem v pásmu 137 MHz není již z hlediska meteorologických služeb

příliš zajímavým, neboť data v něm vysílaná mají uměle snížené rozlišení, které je

srovnatelné s METEOSATem, a jsou současně vysílány pouze dva kanály. (Setvák, URL 9)

Analogová data jsou určena pro levné pozemní stanice, jsou získána z AVHRR

videodat a mají střední rozlišení.

7.3 Příjem dat v České republice

V současné době jsou v ČHMÚ přijímána data z družic NOAA-14, NOAA-16,

NOAA-17 a METEOSATu-7. Objem přijatých dat je přibližně následující: z polárních družic

se denně obdrží zhruba 1,25 GB dat, z METEOSATu denně asi kolem 100 MB. Data z

družice NOAA-14 jsou přijímána pouze kvůli ozónovým datům, obrazová data jsou již

nepoužitelná pro nefunkčnost části přístrojů na družici (naopak pro zpracování ozónových dat

z družic NOAA-16 a NOAA-17 zatím nemá ČHMÚ zprovozněn potřebný software - z těchto

družic se přijímají tedy pouze obrazová data). Značnou část těchto dat je nutné někde

archivovat a zpracovat, což klade zvýšené nároky na výpočetní techniku a úložné prostory.

28

Page 29: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

8 Využití meteorologických družic

Oblastí využití meteorologických družic je veliké množství. Klasické družicové

snímky zobrazují rozložení oblačnosti, z které je možné určovat polohu front a cyklon,

zaznamenávat tropické cyklony či hurikány (zejména v tropických oblastech), rozvoj bouří

atd. Pomocí sledování družicových snímků lze zjistit dlouhodobé rozložení oblačnosti nad

nejrůznějšími oblastmi Země.

Družicové snímky ovšem nejsou jen samotné „obrázky“. Jejich součástí je i soubor

naměřených hodnot, ze kterých lze dále sestavovat např. mapy teplot na hladině oceánu, mapy

rozsahu zalednění nebo rozložení rychlosti větru či množství konvektivních srážek. Jedná se o

tzv. nepřímou sondáž atmosféry, jež je významnou oblastí využití. Zatímco u již výše

zmíněné přímé sondáže, při které se měří profily různých meteorologických prvků pomocí

balonů do atmosféry vypouštěných ze Země, u nepřímé sondáže z družic se odvozuje

vertikální chod těchto prvků na základě pohledu z oběžné dráhy. Přesnost je menší, ale data

pokrývají komplexně celé území, které družice snímá.

Také měření atmosférického ozónu bylo globálně umožněno až s příchodem využívání

družic. Z námi sledovaných družic nesou přístroj na měření celkového množství ozónu

v atmosféře, tzv. TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer), například družice METEOR

nebo NOAA.

Významné je však také jejich využití z dlouhodobého hlediska, např. pro sledování

klimatických změn. Jedním z příkladů takovéhoto využití meteorologických družic je projekt

EOS (Earth Observing System).

Vlastní interdisciplinární program EOS představuje globální systém pozorování Země

prostředky dálkového průzkumu, zabývá se komplexním studiem krajinné sféry nebo jejích

složek a zahrnuje výzkumy pro roky 1990-2005. Poskytuje data, která jsou nepostradatelným

vstupem pro řešení mnoha vědeckých výzkumů, zaměřených na poznání a pochopení

globálního životního prostředí Země a jeho složek. (URL 10)

Program EOS má mezinárodní charakter a v jeho rámci probíhají společné projekty

Kanady, Japonska, Ruska, zemí EU a některých afrických a jihoamerických států, vedoucí

úlohu v tomto programu má americká NASA, úzce spolupracujícími institucemi jsou také

NOAA, EUMETSAT či japonská meteorologická agentura JMA.

29

Page 30: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

Vědecké zaměření je velmi široké a jeho součástí je i sledování variability klimatu a

jeho předpovědi.

Mezi nejdůležitější satelity s velmi dokonalým přístrojovým vybavením patří i satelity

uvedené v této práci:

- DMPS (Defense Meteorological Satellite Program), satelit určený k monitorování zemského

povrchu a atmosféry v oblasti viditelného a infračerveného záření včetně využití pasivního

mikrovlnného radiometru.

- METEOR představuje ruský příspěvek k programu EOS, je určený k monitoringu profilu

atmosférických aerosolů, ozonu, vodních par, stopových plynů, teploty a tlaku v atmosféře.

Jinou oblastí využití meteorologických družic je v současné době také monitoring

stavu vegetace v různých částech světa a její ubývání (pomocí kombinace spektrálních pásem

je možné určovat kolik vegetace a v jakém stavu kde je). Je tedy například možné

dokumentovat odlesňování tropických pralesů nebo rozšiřování pouští.

Další zajímavou a teprve se rozvíjející sférou využití meteorologických družic je

detekce blesků.

Meteorologické družice slouží také nejen k již tradičnímu získávání dat, ale i k jejich

přenosu. Sbírají například data z automatických meteorologických stanic, umístěných v

nedostupných oblastech (např. v arktických nebo pouštních oblastech, na oceánech). Tato data

pak předávají do meteorologických center.

Dalším využitím družic je naopak předávání meteorologických informací do míst,

která nemají dostačující meteorologické zázemí. K vysílání informací pro tamní

meteorologické služby se pak užívají právě meteorologické družice.

30

Page 31: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

9 Závěr

Globální systém meteorologických družic pro monitoring atmosféry Země sestává z družic

geostacionárních a družic na polárních drahách.

Geostacionární družice se nacházejí přibližně 36 000 km nad rovníkem v různých

zeměpisných délkách: METEOSAT (0o), GOES 8 (75 o z. d.), GOES 9 (135 o v. d.), GMS

(140 o v. d.), INSAT (74 o v. d.), respektive GOMS (76 o z. d.) a FENGYUN (105 o z. d.).

Družice na polárních drahách obíhají Zemi přibližně severojižním směrem ve výšce od 600 do

1250 km. V současnosti je těmito družicemi myšleny družice NOAA. Vedle nich je možné

zahrnout např. družice METEOR nebo DMSP, ale vzhledem k nízké kvalitě dat družice

METEOR, respektive nedostupnosti dat z DMSP většina vyspělých civilních

meteorologických služeb využívá data z družic NOAA.

Oba typy družic mají své výhody i nevýhody (různá frekvence snímání, prostorové rozlišení,

velikost snímaného území atd.) Kombinací údajů z jejich dat je možné získat kvalitní

informace o atmosféře.

Oblastí využití meteorologických družic je veliké množství. Dnes jsou již nepostradatelnou

součástí zdrojů dat v procesu přípravy předpovědí počasí. Klasické snímky meteorologům

ukazují rozložení oblačnosti, z které je např. možné určovat polohu front a cyklon. V

družicových snímcích je ale také obsažen soubor naměřených hodnot, z nichž lze sestavovat

např. mapy teplot na hladině oceánu, mapy rozsahu zalednění, rozložení rychlosti větru nebo

množství srážek.

Význam družicových snímků narůstá v poslední době především v souvislosti s globálními

změnami klimatu. Příkladem z této oblasti uvedeným v mé práci je mezinárodní program

EOS (Earth Observing System).

Meteorologické družice slouží nejen k získávání dat, ale i k jejich přenosu. Sbírají například

data z automatických meteorologických stanic, umístěných v nedostupných oblastech

(arktických, pouštních atd.). Tato data pak předávají do meteorologických center. Naopak

jsou také využívány k předávání meteorologických informací do míst, která nemají

dostačující meteorologické zázemí.

Význam meteorologických družic je tedy nepopiratelný a s rozvíjející se technikou a

dokonalejšími přístroji se bude jistě ještě zvětšovat.

31

Page 32: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

10 Abstrakt

V předkládané ročníkové práci z oblasti dálkového průzkumu Země byl popsán

globální systém meteorologických družic i jednotlivé družice, jež jsou tohoto systému

součástí, samostatně. Stručně bylo pojednáno o typech a dostupnosti digitálních a

analogových dat, která jsou meteorologickými družicemi poskytována (s ohledem na význam

pro Českou republiku byla tato část omezena na data družic METEOSAT a NOAA).

Smyslem této práce bylo nejen podat přehled o počtu, názvech, vybavení a datech

meteorologických družic, ale hlavně poukázat na jejich význam a využití, a to nejen při

předpovědích počasí, ale i při mezinárodních projektech věnujících se například životnímu

prostředí.

32

Page 33: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

11 Citace

URL 1: http://www.sci.muni.cz/~dobro/atmosfera_1.html

URL 2: http://www.chmi.cz/meteo/rad/pub/pov97_mz/

URL 3: http://www.sci.muni.cz/~dobro/atmosfera_1.html

URL 4:

http://www.eumetsat.de/en/index.html?area=left6.html&body=/en/mtp/background/meteosat_

history.html&a=612&b=2&c=610&d=600&e=0

URL 5:

http://www.eumetsat.de/en/index.html?area=left6.html&body=/en/mtp/space/spacecraft.html

&a=621&b=2&c=620&d=600&e=0

URL 6: http://www.chmi.cz/meteo/sat/inf_noaa.html

URL 7, URL 8: http://www.chmi.cz/meteo/sat/inf_mtst.html

URL 9: http://www.astro.cz/iso/cas/praha/crp/9707a.phtml

URL 10: http://cdesign.cpress.cz/Clanky/Ar.asp?ARI=20&CAI=2113

33

Page 34: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

12 Seznam literatury

Kolář, J., Halounová, L., Pavelka, K. (2000): Dálkový průzkum země 10. Vydavatelství

ČVUT, Praha, 164 s.

Internetové zdroje:

http://astro.sci.muni.cz/pub/info2003/smart1.html

http://cdesign.cpress.cz/Clanky/Ar.asp?ARI=20&CAI=2113

http://en.wikipedia.org/wiki/Weather_satellite

http://meteory.persoholic.org/meteory/html/meteo.html

http://www.bedekr.cz/texty/296.html

http://www.eumetsat.de/

http://www.fortunecity.com/greenfield/dreams/102/vesmir/Vesmir_C.htm

http://www.geogr.muni.cz/vyuka/MeteoKlima/PredpovedPocasi.pdf

http://www.gymsnv.sk/~x8ahami/enc/G2.htm

http://www.chmi.cz/meteo/sat/

http://www.infojet.cz/science/sci0022.html

http://www.lib.cas.cz/knav/space.40/

http://www.meteopress.cz/web/clanky/19990308.HTM

http://www.rozhlas.cz/sever/planetarium/_zprava/57799

http://www.sci.muni.cz/~dobro/intro.html - Masarykova univerzita v Brně

http://www.sci.muni.cz/~dobro/Systemy.html

http://www.vtt.fi/aut/rs/virtual/ - virtuální knihovna o DPZ

http://www2.ncdc.noaa.gov/docs/

34

Page 35: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

13 Seznam zkratek

AMSU - Advanced Microwave Sounding Unit

APT - Automatic Picture Transmission

AVHRR - Advanced Very High Resolution Radiometer

CCD - Charge Coupled Device

CDA - Command and Data Acquisition

ČHMÚ – Český hydrometeorologický ústav

DCP - Data Collection Platform

DCS - Data Collection Systém

DMPS - Defense Meteorological Satellite Program

DPZ – dálkový průzkum Země

EOS - Earth Observing System

EPS -Energetic Particle Sensor

ESA - European Space Agency (Evropská vesmírná agentura)

EUMETSAT – European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites

GAC - Clobal Area Coverage

GERB - Geostationary Earth Radiation Budget

GMS - Geostationary Meteorogical Satellite

GOMS - Geostationary Operational Meteorological Satellite

HEPAD - High Energy Proton and Alpha Detektor

HIRS - High Resolution Infrared Sounder

HRI - High Resolution Imagery

HRPT - High Resolution Picture Transmission

IR - tepelné infračervené pásmo

LAC - Local Area Coverage

MCF - Master Control Facility

MCP - Mission Communication Payload

MEPED - Medium Energy Proton and Electron Detektor

mil. – milion

MSG – Meteosat Second Generation (Meteosat druhé generace)

MVIRI - Meteosat Visible and InfraRed Imager

MVISR - Multichannel Visible and IR Scan Radiometer

NASA – National Aeronautics And Space Administration

35

Page 36: Univerzita Karlova v Prazekratas.borec.cz/down/druzice.pdfnejprve v nastudování problematiky meteorologických družic. Na základě těchto znalostí jsem popsala systém globálního

NOAA – National Oceanic and Atmospheric Administration

PDUS - Primary Data User´s Station

SARSAT - Search and Rescue Satellite Transponder

SBUV - Solar Bacscatter UV

SDUS - Secondary Data User´s Station

SEMS - Space Environment Monitor System

SEVIRI - Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager

SSU - Stratosphere Sounding Unit

TIROS - Television Infrared Observation Satellite

TOVS - TIROS Operational Vertical Sounder

TOMS - Total Ozone Mapping Spectrometer

v. d. – východní délka

VHRR - Very High Resolution Radiometer

VIS - viditelné pásmo

VISSR - Single Imaging Visible and Infrared Spin Scan Radiometer

WV - pásmo absorpce vodních par

XRS - X-Ray Sensor

z. d. – západní délka

36


Recommended