Satellitter hjælper med at kigge ind i orkaner

En mission for at undersøge vinde dybt inde i orkaner, hvor de fleste satellitter ikke kan se, og få fly vove sig, viser tegn på succes på trods af en uventet forhindring forbundet med spændinger i Mellemøsten.

En konstellation af otte mikrosatellitter har høstet data, der - hvis de blev foldet ind i National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA's) vejrmodeller - kunne have skærpet prognoser for flere nylige orkaner, herunder Michael, en kategori-5 storm, der ramte Florida sidste år. "Vi får endelig ting, der virkelig ser nyttige ud, "siger Frank Marks, som leder orkanforskere, der udforsker dataene på NOAAs Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory (AOML) i Miami, Florida. Men fremskridtene var hårdt vundet for forskere på NASA's $ 157 millioner Cyclone Global Navigation Satellite System (CYGNSS), der diskuterede tidlige resultater på et møde i sidste uge, ligesom endnu en atlantisk orkansæson startede.

Med sin flotilla af satellitter, der krydser de tropiske oceaner, CYGNSS kan se gennem de tykke skyer af cykloner. Satellitterne indsamler radiosignaler, der stråles fra standard GPS -beacons, når de hopper af havets overflade. Refleksionerne påvirkes af havets ruhed, som afhænger af vindhastighed. Men en måned efter lanceringen i december 2016, holdet bemærkede, at GPS -signalerne vaklede. "Vi antog, at de er konstante, "siger Christopher Ruf, CYGNSS hovedforsker og en atmosfærisk videnskabsmand ved University of Michigan i Ann Arbor. "Og det er de ikke."

Det amerikanske militær kører GPS -systemet, og i januar 2017, det begyndte at øge radiostyrken på 10 af sine GPS -satellitter, da de passerede over en bred region centreret om det nordlige Syrien. Kraften øger, som kan modvirke fastklemning, er gentaget uden varsel, hver varer flere timer. "Det er en uigennemsigtig situation, naturligvis, fordi det er en klassificeret militær situation, "Siger Ruf. Gyngerne forstyrrer ikke andre videnskabelige anvendelser af GPS. Men de smed konstellationens målinger af høj vind med 5 meter i sekundet eller mere-forskellen mellem en kategori 2 og kategori 3 orkan.

Efter 2 års arbejde, CYGNSS -teamet har kompenseret ved at omprogrammere sine satellitter i farten. Satellitterne bærer store antenner til at fange reflekterede GPS -signaler, men de har også små antenner, der modtager direkte GPS -signaler, til sporing af tid og sted. Teamet genanvendte de små antenner til at måle signalstyrken på GPS -satellitterne, gør det muligt at korrigere vindhastighedsmålene. "Det virker, "Siger Ruf." Vi har testet det i et antal måneder. "

Selv før den løsning, vinddataene var gode nok til at forbedre nogle orkanprognoser, siger Bachir Annane, en atmosfærisk videnskabsmand ved AOML. I tilfælde af Michael, NOAAs prognosemodeller mislykkedes, Annane siger:De forudsagde, at det ville spore for langt vest, tæt på Alabama frem for Florida, og undervurderede dens voldsomme vinde. Da han gentog modellerne med CYGNSS -vinde, Annane fandt ud af, at stormens forventede tidlige spor og dens intensitet forblev tættere på virkeligheden. Vinddataene ville have forbedret sporprognoser for to andre nylige orkaner, Harvey og Irma, såvel, han siger.

Satellitterne giver også forskere et overblik over de vinde, der ligger til grund for Madden-Julian-svingningen, en stor klynge af storme, der periodisk dannes i Det Indiske Ocean og marcherer omkring ækvator, påvirker det globale vejr. "At se under regnen var et stort trækplaster for os, "siger Eric Maloney, en atmosfærisk videnskabsmand ved Colorado State University (CSU) i Fort Collins, fordi forskere længe har diskuteret, hvad der brænder stormene op. I sidste uge på CYGNSS -mødet, Bohar Singh, en atmosfærisk videnskabsmand, der arbejder med Maloney på CSU, beskrev beviser fra CYGNSS om, at vedvarende vinde øger fordampningen af ​​havet under et 3000 kilometer bredt regnvejr, opretholde dem. Dette fund kan hjælpe forskere med at forudsige, hvordan stormbæltet vil ændre sig i et varmere klima, Siger Maloney.

Efter et par justeringer, CYGNSS kan nu se på land, også. Dens antenner fanger tegn på jordfugtighed, siger Clara Chew, en fjernfølende hydrolog ved University Corporation for Atmospheric Research i Boulder, Colorado. Selvom den ikke er så god som en enkelt dedikeret satellit, CYGNSSs flere satellitter foretager hyppigere målinger, som kunne hjælpe den med at overvåge oversvømmelsesrisici og spore, hvordan forskellige jordarter bevarer regn. "Du kan begynde at kvantificere, hvor længe jorden husker, "Tygger.

NOAA -forskere håber, at den nye GPS -løsning vil frigøre mikrosatellitternes fulde potentiale for at undersøge storme, måske afsløre ny indsigt i, hvorfor nogle orkaner pludselig intensiveres. NOAA vil sandsynligvis ikke begynde at bruge CYGNSS -dataene i sine rutineprognoser, Siger Marks. Satellitterne tilhører ikke vejrbureauet, og det er usandsynligt, at de varer mere end 7 år, før de fejler. Men han tror, ​​at deres succes mod oddsene kan hjælpe med at overtale NOAA til at lancere sin egen vindovervågningskonstellation.