أرصاد الأقمار الصناعية

2012 دليل الطقس

روس رينولدز

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

علوم الأرض والجيولوجيا

تطل كل توابع الطقس على الأرض من أجل إنتاج صور للسحب، كما يُظهر الكثير من هذه التوابع بخار الماء غير المرئي في الغلاف الجوي. ويتم ذلك عن طريق أداة تُدعى مقياس الإشعاع القادر على استشعار شدّة الإشعاع الصادر عن كوكب الأرض. والإشارة التي يتم قياسها هي ترجمة لقوة أشعة الشمس، مثلاً، المنعكسة إلى الفضاءأثناء مسح الحسّاس للأرض «سيرى» انعكاسات قوية جداً من الثلوج الجديدة أو السحب العميقة جداً.

ومن ناحية أخرى، سيلتقط إشارة ضعيفة من الأسطح المزروعة أو أسطح المحيط الخالية من الغيوم التي تعكس بشكل طبيعي الإشعاع الشمسي بشكل أضعف «رؤيةً» إلى حدٍ كبير. تُستخدم عبارة «مرئي» لأنّ طول الموجة المستخدمة هي بشكل أو بآخر نفس طول الموجة التي تراها أعيننا، فبالرغم من أنّ الصور هي عادةً بالأسود والأبيض فإنّ المناظر هي ما يُمكن أن نراه (بالألوان) لو قُدّر لنا أن نجلس على التابع!

توضّح صورة القرص الكامل التي أرسلها التابع «ميتيوسات» أنماط الغيوم كظلال مختلفة من الأبيض، والمناطق الخالية من الغيوم ذات ظلال أغمق وتعتمد درجة لونها جزئياً على السطح المنظور ووضاءته أو قوة انعكاسه.

وبشكل عام، يعكس المحيط أقل من 10% من أشعة الشمس الساقطة عليه ولذلك يبدو أسوداً؛ والمناطق الصحراوية الرملية هي لامعة تماماً وذات وضاءة بين 25 % و 40 %.

يعكس الثلج النظيف الجاف ما مقداره %75-95 %. وتعكس الغيوم أكثر كلما زاد عُمقها ومن هنا السحب الرقيقة ذات وضاءة بمقدار 30-50 %، بينما السحب السميكة أكثر إشراقاً بقيم مابين 60 % إلى 90 %.

أحد العيوب الهامة للصور المرئية هو أنّها غير متاحة خلال الليل. ولكن يُمكن أن يثور الطقس خلال ساعات الليل ويحتاج علماء الأرصاد معرفة ما يحدث للإضطرابات المحملة بالغيوم على مدار الساعة، وهنا يأتي دور حزمة موجية شائعة أخرى.

بالإضافة إلى مراقبة الإشعاع «المرئي» قصير الموجة الذي صدر عن الشمس ثمّ انعكس ثانيةًإلى الفضاء، تصوّر كل توابع الطقس كوكب الأرض بالأشعة تحت الحمراء الحرارية، وهي حزمة موجية لا تستشعرها عيوننا.

تتنوع قوة الإشارة تحت الحمراء حسب درجة حرارة الجسم الذي يُصدرها، وتتراوح بين، على سبيل المثال، الحار جداً، في الصحراء الكُبرى (حوالي 70-60 درجة مئوية [140 – 158 درجة فهرنهايت] إلى قمم السحب الباردة إلى درجة التجمد كالسحب الرعدية للمزنة الركامية الاستوائية عند 70- مئوية( 94- ف)، أو أشّد برودة في بعض

الأحيان. وكلما زادت درجة حرارة الجسم كلما زادت قوة الإشارة.

تُخطط البيانات تحت الحمراء وتُعرض كصورة بالأسود والأبيض بطريقة تظهر فيها الإشارة القوية سوداء والإشارة الضعيفة بيضاء. وبهذه الطريقة، تبرز الغيوم، الأبرد من مُعظم الأسطح الأخرى، كسمات بيضاء. (أنظر الكرة تحت الحمراء في الصفحة 106).

وإحدى الميزات الكبيرة للأشعة تحت الحمراء الحرارية هي أنّها تصدر باستمرار ولذلك تُعطي صوراً على مدار الساعة. تُوضّح الصورة بالأشعة تحت الحمراء الحرارية التي تُطابق الصورة «المرئية» لنفس اليوم الاختلاف بين هاتين الحزمتين الموجيتين.

وتستشعر توابع الطقس أيضاً حزماً موجية إضافية مثل تلك التي تُنتج صوراً لبخار الماء. تُراقب توابع NOAA التي تدور حول القطب بخمس موجات مختلفة، بينما بدأت سلسلة توابع “ميتيوسات” الجديدة، التي تُدعى الجيل الثاني من ميتيوسات (MSG) «بحالة التشغيل» العامل لـ«ميتيوسات 8» في التاسع والعشرين من كانون الثاني/يناير من عام 2004.

يستشعر هذا التابع الأرض باثنتي عشر موجة كل خمس عشر دقيقة بوضوح مناسب للصور المرئية (أشعة الشمس المنعكسة) بمقدار 1كم (0.6 ميل) بشكل عمودي مباشر أسفل تابع الطقس.

بالإضافة إلى مهمات التصوير، تُقدّم بعض توابع الطقس الآلاف من التوصيفات العمودية كل يوم لدرجة الحرارة والرطوبة في الأسفل عبر

الغلاف الجوي التي يتم استخدامها في نماذج تنبؤات الحاسوب، وكذلك فيما يتعلق بالآلاف من الرياح التي تجرف السحب التي تنتج يومياً عن الدوارات المتزامنة. يُنتج EUMETSAT هذه النماذج آلياً من سلاسل متعاقبة لصور كاملة القرص كل نصف ساعة تتركز في الأوقات 000 و 0600 و 1200 و 1800 حسب التوقيت العالمي.

فمثلاً عند الساعة 1130 حسب التوقيت العالمي أنواع خاصة من السحب تُعرف بأنّها «تقتفي أثر» الرياح بشكل جيد نسبياً تُصنّف آلياً على الصورة. يتم وضع أشكال هذه

المناطق على الصورة التالية بعد ثلاثين دقيقة، وعلى الصورة الثالثة عند الساعة 12.30 بالتوقيت العالمي. يُقدّر المخطط عندئذٍ اتجاه وسرعة كتل الغيوم بمقارنة الصورتين الأولى والثالثة – ويُخصص قيمة لزمن الصورة الوسطى. وبهذه الطريقة يتم توفير عدد مُعتبر من أرصاد الرياح الإضافية للمناطق حيث لا يوجد مسبارات لاسلكية أو يوجد عدد قليل منها.