Un satélite meteorológico o satélite meteorológico es un tipo de satélite de observación de la Tierra que se utiliza principalmente para monitorear el tiempo y el clima de la Tierra. Los satélites pueden ser de órbita polar (que cubren toda la Tierra de forma asincrónica) o geoestacionarios (que flotan sobre el mismo punto del ecuador ). [1]
Si bien se utilizan principalmente para detectar el desarrollo y movimiento de sistemas de tormentas y otros patrones de nubes, los satélites meteorológicos también pueden detectar otros fenómenos como luces de ciudades, incendios, efectos de la contaminación, auroras , tormentas de arena y polvo, capa de nieve, mapeo de hielo, límites de corrientes oceánicas y flujos de energía. Otros tipos de información ambiental se recopilan mediante satélites meteorológicos. Las imágenes de satélite meteorológico ayudaron a monitorear la nube de ceniza volcánica del Monte St. Helens y la actividad de otros volcanes como el Monte Etna . [2] También se ha monitoreado el humo de los incendios en el oeste de los Estados Unidos, como Colorado y Utah .
El Niño y sus efectos sobre el clima se monitorean diariamente a partir de imágenes de satélite. El agujero de ozono en la Antártida está mapeado a partir de datos de satélites meteorológicos. En conjunto, los satélites meteorológicos de Estados Unidos, Europa, India, China, Rusia y Japón proporcionan observaciones casi continuas para una vigilancia meteorológica global.
Ya en 1946 se desarrolló la idea de instalar cámaras en órbita para observar el tiempo. Esto se debió a la escasa cobertura de observación de datos y al gasto que supone el uso de cámaras en las nubes en los cohetes. En 1958, se crearon los primeros prototipos de TIROS y Vanguard (desarrollados por el Army Signal Corps). [3] El primer satélite meteorológico, Vanguard 2 , se lanzó el 17 de febrero de 1959. [4] Fue diseñado para medir la cobertura y la resistencia de las nubes, pero un eje de rotación deficiente y su órbita elíptica le impidieron recolectar una cantidad notable de datos útiles. Los satélites Explorer VI y VII también realizaron experimentos relacionados con el clima. [3]
El primer satélite meteorológico que se consideró un éxito fue TIROS-1 , lanzado por la NASA el 1 de abril de 1960. [5] TIROS funcionó durante 78 días y demostró ser mucho más exitoso que Vanguard 2. TIROS allanó el camino para el programa Nimbus , cuya tecnología y hallazgos son herencia de la mayoría de los satélites de observación de la Tierra que la NASA y la NOAA han lanzado desde entonces. A partir del satélite Nimbus 3 en 1969, la información de temperatura a través de la columna troposférica comenzó a ser recuperada por satélites del Atlántico oriental y la mayor parte del Océano Pacífico, lo que condujo a mejoras significativas en los pronósticos meteorológicos . [6]
Los satélites en órbita polar ESSA y NOAA siguieron su ejemplo desde finales de los años 1960 en adelante. Siguieron los satélites geoestacionarios, comenzando con las series ATS y SMS a finales de los años 1960 y principios de los 1970, y luego continuaron con la serie GOES a partir de los años 1970. Los satélites en órbita polar como QuikScat y TRMM comenzaron a transmitir información del viento cerca de la superficie del océano a partir de finales de la década de 1970, con imágenes de microondas que parecían pantallas de radar, lo que mejoró significativamente los diagnósticos de la fuerza , intensificación y ubicación de los ciclones tropicales durante las décadas de 2000 y 2010. .
El satélite DSCOVR , propiedad de NOAA, se lanzó en 2015 y se convirtió en el primer satélite del espacio profundo que puede observar y predecir el clima espacial. Puede detectar condiciones meteorológicas potencialmente peligrosas, como el viento solar y las tormentas geomagnéticas . Esto es lo que ha dado a la humanidad la capacidad de realizar pronósticos meteorológicos espaciales precisos y preventivos desde finales de la década de 2010. [7]
En Europa, el primer satélite meteorológico operativo geoestacionario Meteosat , Meteosat-1, fue lanzado en 1977 en un vehículo de lanzamiento Delta. El satélite tenía un diseño cilíndrico estabilizado por rotación, de 2,1 m de diámetro y 3,2 m de altura, y giraba a aproximadamente 100°C. 100 rpm y llevando el instrumento Meteosat Visible and Infrarrojo Imager (MVIRI). Se lanzaron sucesivos satélites Meteosat de primera generación, en lanzadores europeos Ariane-4 desde Kourou, en la Guyana Francesa, hasta el Meteosat-7 inclusive, que adquirió datos desde 1997 hasta 2017, operado inicialmente por la Agencia Espacial Europea y posteriormente, a partir de 1995, por la Organización Europea para la Explotación de Satélites Meteorológicos (EUMETSAT).
Los satélites Meteosat de segunda generación (MSG), también estabilizados por rotación aunque físicamente más grandes y con el doble de masa que la primera generación, fueron desarrollados por la ESA con la industria europea y en cooperación con EUMETSAT, que luego opera los satélites desde su sede en Darmstadt, Alemania con este Se siguió el mismo enfoque para todos los satélites meteorológicos europeos posteriores. Meteosat-8, el primer satélite MSG, se lanzó en 2002 en un lanzador Ariane-5, que transportaba los instrumentos Spinning Enhanced Visible and IR Imager (SEVIRI) y Geostationary Earth Radiation Budget (GERB), junto con cargas útiles para respaldar el COSPAS-SARSAT. Misiones de búsqueda y rescate (SAR) y plataforma de recopilación de datos (DCP) ARGOS . SEVIRI proporcionó un mayor número de canales espectrales que MVIRI y obtuvo imágenes del disco de la Tierra completa al doble de velocidad. Meteosat-9 se lanzó para complementar Meteosat-8 en 2005, y el segundo par, formado por Meteosat-10 y Meteosat-11, se lanzó en 2012 y 2015, respectivamente.
El programa Meteosat de Tercera Generación (MTG) lanzó su primer satélite en 2022 y presentó una serie de cambios con respecto a sus predecesores en apoyo de su misión de recopilar datos para el pronóstico del tiempo y el monitoreo del clima. Los satélites MTG están estabilizados en tres ejes en lugar de estabilizados por giro, lo que brinda una mayor flexibilidad en el diseño de satélites e instrumentos. El sistema MTG presenta modelos de satélite Imager y Sounder separados que comparten el mismo bus satelital, con una línea base de tres satélites (dos Imager y un Sounder) que forman la configuración operativa. Los satélites generadores de imágenes llevan el Flexible Combined Imager (FCI), sucediendo a MVIRI y SEVIRI para brindar una resolución y cobertura espectral aún mayores, escaneando el disco terrestre completo cada diez minutos, así como una nueva carga útil Lightning Imager (LI). Los satélites sonda llevan instrumentos de sonda infrarroja (IRS) y ultravioleta visible de infrarrojo cercano (UVN). UVN es parte del programa Copernicus de la Comisión Europea y cumple la misión Sentinel-4 de monitorear la calidad del aire, los gases traza y los aerosoles en Europa cada hora con alta resolución espacial. Dos satélites MTG, uno Imager y otro Sounder, operarán muy cerca desde la ubicación geoestacionaria de 0 grados sobre África occidental para observar el Océano Atlántico oriental, Europa, África y el Medio Oriente, mientras que un segundo satélite Imager operará desde 9,5 grados. grados Este para realizar una misión de escaneo rápido sobre Europa. MTG continúa apoyando a Meteosat en las misiones ARGOS y de Búsqueda y Rescate. MTG-I1 se lanzó en uno de los últimos lanzamientos de Ariane-5, y está previsto que los satélites posteriores se lancen en Ariane-6 cuando entre en servicio.
En 2006, el primer satélite meteorológico operativo europeo en órbita terrestre baja, Metop -A, fue lanzado a una órbita heliosincrónica a 817 km de altitud mediante un lanzador Soyuz desde Baikonur, Kazajstán. Este satélite operativo, que forma el segmento espacial del Sistema Polar Eumetsat (EPS), se basó en la herencia de las misiones experimentales ERS y Envisat de la ESA , y fue seguido, a intervalos de seis años, por Metop-B y Metop-C, este último lanzado desde la Guayana Francesa en una Soyuz "europeizada". Cada uno lleva trece instrumentos pasivos y activos diferentes que varían en diseño, desde generadores de imágenes y sondas hasta un dispersómetro y un instrumento de radioocultación. El módulo de servicio satelital se basa en el bus SPOT-5, mientras que el conjunto de carga útil es una combinación de instrumentos nuevos y antiguos de Europa y EE. UU. en virtud del acuerdo inicial del Sistema Polar Conjunto entre EUMETSAT y NOAA.
Se está desarrollando una segunda generación de satélites Metop (Metop-SG) y el lanzamiento del primer satélite está previsto para 2025. Al igual que el MTG, Metop-SG se lanzará en el Ariane-6 y comprenderá dos modelos de satélites que se operarán en pares en sustitución. de los satélites únicos de primera generación para continuar la misión EPS.
La observación se realiza normalmente a través de diferentes "canales" del espectro electromagnético , en particular, las partes visible e infrarroja .
Algunos de estos canales incluyen: [8] [9]
Las imágenes de luz visible de los satélites meteorológicos durante las horas de luz locales son fáciles de interpretar incluso para el ciudadano medio, las nubes, los sistemas de nubes como frentes y tormentas tropicales, los lagos, los bosques, las montañas, la nieve helada, los incendios y la contaminación como el humo y el smog. , el polvo y la neblina son evidentes. Incluso el viento puede ser determinado por los patrones de las nubes, las alineaciones y el movimiento de fotografías sucesivas. [10]
Las imágenes térmicas o infrarrojas registradas por sensores llamados radiómetros de escaneo permiten a un analista capacitado determinar las alturas y tipos de nubes, calcular las temperaturas de la tierra y el agua superficial y localizar las características de la superficie del océano. Las imágenes infrarrojas por satélite se pueden utilizar eficazmente para ciclones tropicales con un patrón de ojo visible , utilizando la técnica de Dvorak , donde la diferencia entre la temperatura del ojo cálido y las cimas de las nubes frías circundantes se puede utilizar para determinar su intensidad (las cimas de las nubes más frías generalmente indican una tormenta más intensa). [11] Las imágenes infrarrojas muestran remolinos o vórtices oceánicos y mapean corrientes como la Corriente del Golfo, que son valiosas para la industria naviera. Los pescadores y agricultores están interesados en conocer la temperatura de la tierra y del agua para proteger sus cultivos de las heladas o aumentar sus capturas del mar. Incluso se pueden observar los fenómenos de El Niño. Utilizando técnicas de digitalización en color, las imágenes térmicas sombreadas en gris se pueden convertir a color para identificar más fácilmente la información deseada.
.jpg/1280px-First_Full_Disk_Image_from_GOES-17_as_GOES_West_(40118037553).jpg)
Cada satélite meteorológico está diseñado para utilizar una de dos clases diferentes de órbita: órbita geoestacionaria y polar .
Los satélites meteorológicos geoestacionarios orbitan la Tierra por encima del ecuador a altitudes de 35.880 km (22.300 millas). Debido a esta órbita , permanecen estacionarios con respecto a la Tierra en rotación y, por lo tanto, pueden registrar o transmitir imágenes de todo el hemisferio inferior continuamente con sus sensores de luz visible e infrarrojos. Los medios de comunicación utilizan las fotografías geoestacionarias en su presentación diaria del tiempo como imágenes individuales o en bucles de películas. Estos también están disponibles en las páginas de pronósticos de la ciudad en www.noaa.gov (por ejemplo, Dallas, TX). [12]
Se encuentran en funcionamiento varias naves espaciales meteorológicas geoestacionarias. La serie GOES de Estados Unidos tiene tres en funcionamiento: GOES-15 , GOES-16 y GOES-17 . GOES-16 y-17 permanecen estacionarios sobre los océanos Atlántico y Pacífico, respectivamente. [13] El GOES-15 se retiró a principios de julio de 2019. [14]
El satélite GOES 13 , que anteriormente era propiedad de la Asociación Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), fue transferido a la Fuerza Espacial de EE. UU. en 2019 y pasó a llamarse EWS-G1; convirtiéndose en el primer satélite meteorológico geoestacionario propiedad y operado por el Departamento de Defensa de EE. UU. [15]
El satélite meteorológico ruso de nueva generación Elektro-L No.1 opera a 76°E sobre el Océano Índico. Los japoneses tienen el MTSAT -2 ubicado sobre el Pacífico medio a 145°E y el Himawari 8 a 140°E. Los europeos tienen cuatro en funcionamiento, Meteosat -8 (3,5°W) y Meteosat-9 (0°) sobre el Océano Atlántico y Meteosat-6 (63°E) y Meteosat-7 (57,5°E) sobre el Océano Índico. . China cuenta actualmente con cuatro satélites geoestacionarios Fengyun (风云) (FY-2E a 86,5°E, FY-2F a 123,5°E, FY-2G a 105°E y FY-4A a 104,5°E) en funcionamiento. [16] La India también opera satélites geoestacionarios llamados INSAT que transportan instrumentos con fines meteorológicos.
Los satélites meteorológicos en órbita polar giran alrededor de la Tierra a una altitud típica de 850 km (530 millas) en una trayectoria de norte a sur (o viceversa), pasando sobre los polos en su vuelo continuo. Los satélites meteorológicos en órbita polar se encuentran en órbitas heliosincrónicas , lo que significa que pueden observar cualquier lugar de la Tierra y verán cada lugar dos veces al día con las mismas condiciones generales de iluminación debido a la hora solar local casi constante . Los satélites meteorológicos en órbita polar ofrecen una resolución mucho mejor que sus homólogos geoestacionarios debido a su cercanía a la Tierra.
Estados Unidos cuenta con la serie NOAA de satélites meteorológicos en órbita polar, actualmente NOAA-15, NOAA-18 y NOAA-19 ( POES ) y NOAA-20 ( JPSS ). Europa cuenta con los satélites Metop -A, Metop -B y Metop -C operados por EUMETSAT . Rusia tiene las series de satélites Meteor y RESURS. China tiene FY -3A, 3B y 3C. India también tiene satélites en órbita polar.
El satélite meteorológico del Departamento de Defensa de los Estados Unidos ( DMSP ) puede "ver" lo mejor de todos los vehículos meteorológicos con su capacidad para detectar objetos casi tan "pequeños" como un enorme petrolero . Además, de todos los satélites meteorológicos en órbita, sólo el DMSP puede "ver" visualmente de noche. Algunas de las fotografías más espectaculares han sido captadas por el sensor visual nocturno; Las luces de la ciudad, los volcanes , los incendios, los relámpagos, los meteoritos , la quema de campos petroleros, así como las auroras boreales y australes han sido capturados por el sensor de baja luz lunar de este vehículo espacial de 720 kilómetros (450 millas) de altura.
Al mismo tiempo, se puede monitorear el uso de energía y el crecimiento de la ciudad, ya que tanto las ciudades grandes como las pequeñas, así como las luces de las autopistas, son llamativas. Esto informa a los astrónomos sobre la contaminación lumínica . El apagón de la ciudad de Nueva York de 1977 fue capturado por uno de los vehículos espaciales del orbitador nocturno DMSP.
Además de monitorear las luces de la ciudad, estas fotografías son un recurso que salva vidas en la detección y monitoreo de incendios. Los satélites no sólo ven los incendios visualmente día y noche, sino que los escáneres térmicos e infrarrojos a bordo de estos satélites meteorológicos detectan posibles fuentes de fuego debajo de la superficie de la Tierra, donde se producen llamas. Una vez que se detecta el incendio, los mismos satélites meteorológicos proporcionan información vital sobre el viento que podría avivar o propagar los incendios. Estas mismas fotografías de nubes tomadas desde el espacio le dicen al bombero cuándo lloverá.
Algunas de las fotografías más dramáticas mostraban los 600 incendios de petróleo en Kuwait que el ejército iraquí en su huida inició el 23 de febrero de 1991. Las fotografías nocturnas mostraban enormes destellos, que superaban con creces el brillo de grandes zonas pobladas. Los incendios consumieron enormes cantidades de petróleo; el último fue rociado el 6 de noviembre de 1991.
.gif/1280px-NOAA_Shares_First_Infrared_Imagery_from_GOES-17_(43904870711).gif)
El monitoreo de los campos de nieve, especialmente en la Sierra Nevada , puede ser útil para que el hidrólogo realice un seguimiento de la capa de nieve disponible para la escorrentía vital para las cuencas del oeste de los Estados Unidos. Esta información se obtiene de los satélites existentes de todas las agencias del gobierno de EE. UU. (además de mediciones locales en tierra). También se pueden localizar y rastrear témpanos de hielo, paquetes y témpanos desde naves espaciales meteorológicas.
Incluso se puede identificar la contaminación, ya sea provocada por la naturaleza o por el hombre. Las fotografías visuales e infrarrojas muestran los efectos de la contaminación de sus respectivas áreas en toda la Tierra. También se pueden observar la contaminación de aviones y cohetes , así como estelas de condensación . La información sobre las corrientes oceánicas y los vientos de bajo nivel obtenida de las fotografías espaciales puede ayudar a predecir la cobertura y el movimiento de los derrames de petróleo en el océano. Casi todos los veranos, la arena y el polvo del desierto del Sahara en África atraviesan las regiones ecuatoriales del Océano Atlántico. Las fotografías GOES-EAST permiten a los meteorólogos observar, rastrear y pronosticar esta nube de arena. Además de reducir la visibilidad y provocar problemas respiratorios, las nubes de arena suprimen la formación de huracanes al modificar el equilibrio de la radiación solar de los trópicos. Otras tormentas de polvo en Asia y China continental son comunes y fáciles de detectar y monitorear, con ejemplos recientes de polvo que se desplaza a través del Océano Pacífico y llega a América del Norte.
En zonas remotas del mundo con pocos observadores locales, los incendios podrían arrasar sin control durante días o incluso semanas y consumir grandes áreas antes de que se alerte a las autoridades. Los satélites meteorológicos pueden ser un activo valioso en tales situaciones. Las fotografías nocturnas también muestran la quema de yacimientos de gas y petróleo. Los satélites meteorológicos han tomado perfiles de temperatura y humedad atmosférica desde 1969. [17]
No todos los satélites meteorológicos son generadores de imágenes directas . Algunos satélites son sondas que toman medidas de un solo píxel a la vez. No tienen resolución espacial horizontal pero a menudo son capaces de resolver capas atmosféricas verticales . Los sondeos a lo largo de la trayectoria terrestre del satélite aún se pueden cuadricular más tarde para formar mapas .
Según la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), un servicio meteorológico por satélite (también: servicio de radiocomunicaciones meteorológicas por satélite ) se define, según el artículo 1.52 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) de la UIT [18] , como «un servicio de exploración de la Tierra por satélite». servicio con fines meteorológicos .»
Este servicio de radiocomunicaciones se clasifica de acuerdo con el Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (artículo 1) de la siguiente manera:
Servicio fijo (artículo 1.20)
La asignación de frecuencias de radio se proporciona de acuerdo con el Artículo 5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (edición de 2012). [19]
Para mejorar la armonización en la utilización del espectro, la mayoría de las asignaciones de servicios estipuladas en este documento se incorporaron en Tablas nacionales de asignaciones y utilizaciones de frecuencias, que son responsabilidad de la administración nacional correspondiente. La asignación puede ser primaria, secundaria, exclusiva y compartida.
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )