Nyt foreslåede referencedatasæt forbedrer vejrsatellitdatakvaliteten

"Trafik og vejr, sammen i timen!" lyder det fra din lokale radiostation, mens din smartphone kender vejret halvvejs over hele verden. Et netværk af satellitter, der suser rundt på Jorden og indsamler bjerge af data, gør en så konstant og vidtrækkende adgang til nøjagtige vejrudsigter mulig. Kun en satellit, såsom National Oceanic and Atmospheric Administrations (NOAA) Geostationary Operational Environmental Satellite-R, der blev lanceret i 2016, kan indsamle 3,5 terabyte vejrdata om dagen.

Men hvordan sikrer forskerne, at satellit-målte vejrdata er gode? De kan sammenligne live-data med referencedata af høj kvalitet fra satellitter i kredsløb. At stille sådanne ressourcer til rådighed er et mål for Global Space-based Inter-Calibration System (GSICS), et internationalt konsortium af 15 satellitbureauer, der samarbejder om at overvåge satellitter og udvikle metoder til at sikre kvaliteten af ​​deres vejrdata.

"Kvaliteten af ​​satellitdataene driver, hvor forberedte nationer - og verden - kan være, når det kommer til vejrrelaterede begivenheder, " sagde GSICS vicedirektør Manik Bali, en fakultetsforskningsassistent i Earth System Science Interdisciplinary Center (ESSIC), et fælles center for University of Maryland og NASAs Goddard Space Flight Center. Bali er også et NOAA-tilknyttet selskab.

Verdens Meteorologiske Organisation (WMO), et FN-specialagentur og koordinationsgruppen for meteorologiske satellitter (CGMS), lancerede GSICS i 2005. ESSIC bidrager med arbejdskraft og infrastrukturstøtte til GSICS, inklusive de servere, der er nødvendige for at dele data mellem GSICS-samarbejdspartnere over hele verden, muliggør overvågning af vejrsatellitter blandt medlemsbureauer og korrektion af måleuregelmæssigheder i realtid.

Et GSICS-gennembrud kom i 2011, med et papir, der demonstrerer, at en GSICS-udviklet algoritme korrigerede en temperaturforskel på cirka 3 grader Celsius mellem to satellitter. Resultaterne blev offentliggjort i Bulletin of the American Meteorological Society. Selvom den temperaturforskel kan lyde lille, verdens nationer forhandlede for nylig klimaaftalen fra Paris, som søger at begrænse den globale opvarmning til maksimalt 2 grader Celsius over førindustrielle temperaturer.

Også i 2011 Cheng-Zhi Zou, en NOAA-forsker og tidligere formand for GSICS Microwave Subgroup, interkalibrerede 38 års klimadata – startende i 1979 – for at generere, hvad NOAA kalder en fundamental klimadatarekord (FCDR). FCDR blev offentliggjort i Journal of Geophysical Research:Atmospheres.

På American Geophysical Unions (AGU) efterårsmøde i december 2016, Bali demonstrerede, at Zous FCDR var velegnet til overvågning af mikrobølgesatellitter, inklusive Advanced Technology Microwave Sounder ombord på NOAA/NASA's Joint Polar Satellite System (JPSS). Når den er lanceret, JPSS vil erstatte det aldrende nationale polar-kredsende operationelle miljøsatellitsystem og give fuld global overvågningsdækning to gange om dagen. Bali forventer, at FCDR vil hjælpe med at overvåge og justere data indsamlet under JPSS-missioner.

På det seneste AGU-møde, Bali viste også, at European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites' Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI) og NASA's Atmospheric Infrared Sounder udviser tilstrækkelig stabil adfærd til at tjene som referencer i kredsløb. Kalibrering mod disse satellitter kan reducere fejl fra 2 grader Celsius til under 0,1 grader Celsius.

"Dette har givet enorm tillid til GSICS-kalibreringsfællesskabet, der bruger IASI-A som en reference i kredsløb til at overvåge sine geostationære satellitter, " sagde Bali.

Bevæger sig fremad, Balis kolleger hos ESSIC vil fortsætte med at støtte de videnskabelige mål for JPSS-satellitmissionen gennem Cooperative Institute for Climate and Satellites (CICS), som administreres af ESSIC og blev oprettet i 2009 gennem en $93 millioner aftale med NOAA.

"ESSICs lederskab i at støtte disse globale initiativer er meget vigtigt, " sagde Bali. "Når vi ser fremad, Jeg ser en langt større interaktion mellem NOAA og ESSIC/CICS, som vil hjælpe NOAA med at lede den globale satellitkalibreringsindsats."

Præsentationen, "Udvælgelse af on-orbit referencer for Global Space Based Inter-Calibration System" af Manik Bali, Fuzhong Weng, Lawrence E Flynn, Cheng-Zhi Zou, Ralph Ferraro og Thomas Pagano blev givet den 13. december, 2016, ved American Geophysical Union Fall Meeting.

Papiret, "The Global Space-Based Inter-Calibration System" af M. Goldberg, G. Ohring, J. Butler, C. Cao, R. Datla, D. R. Doelling, V. Gärtner, T. Hewison, B. Iacovazzi, D. Kim, T. Kurino, J. Lafeuille, P. Minnis, D. Renaut, J. Schmetz, D. Tobin, L. Wang, F. Weng, X. Wu, F. Yu, P. Zhang, og T. Zhu blev offentliggjort i april 2001-udgaven af ​​Bulletin of the American Meterological Society.

Papiret, "Intersatellitkalibrering af AMSU-A-observationer til vejr- og klimaapplikationer" af Cheng-Zhi Zou og Wenhui Wang blev offentliggjort den 13. december, 2011 i Journal of Geophysical Research:Atmosfærer .