Satelliitti lämpötilan mittaus ilmakehän eri korkeuksilla, että maahan ja meren tehdään tulkinta mittaukset antureiden herkkiä maanpäällisen luminanssi eri aallonpituuksilla. Säätutkimussatelliitteja nyt usein yli 10 näistä anturit koetin ilmakehään tunnistaa rakenteen pilvien ja sään järjestelmien vaikutukset kuuman ilman saaria kaupungeissa , The merivirrat , ilmiöt kuten El Niño , The valot metsässä , tulivuoren päästöjä ja saastuttavan teollisuuden edustajat.
Koska anturit ovat riittävän kehittyneitä, kerätty tietokanta mahdollistaa myös maapallon keskilämpötilan trendien erottamisen. Vuodesta 1978 lähtien National Oceanic and Atmospheric Administrationin sirkumpolaarisatelliittien infrapuna-antureista saadut tiedot hapen termisen allekirjoituksen seurauksena suuressa ilmakerroksessa ovat osoittaneet troposfäärin lämpenemistä ja stratosfäärin jäähtymistä maapallon lämpenemiskonseptin mukaisesti .
Satelliitit eivät mittaa lämpötilaa suoraan. Ne on varustettu antureilla ( radiometreillä ), jotka ovat herkkiä ilmakehän ja meren kirkkaudelle infrapuna-alueella . Satelliittidata kattaa käytännössä koko maapallon hyvällä tarkkuudella. Vain leveysasteilla, jotka ovat yli 85 astetta pohjoista ja etelää, on vähemmän tietoja geostationaaristen satelliittien laiduntuskulman ja polaaristen kiertävien satelliittien harvemman kulun vuoksi .
Koska ilmakehä absorboi hyvin vähän valtameren lähettämää infrapunasäteilyä, aallonpituus, joka vaihtelee välillä 10,5 - 12,5 μm, voi mitata meren pintalämpötilan ja sen yläpuolella olevan maapinnan. Vierivä satelliitti puolestaan saa arvion pystysuorasta lämpötilaprofiilista käyttämällä hiilidioksidin absorptiokaistaa , jonka keskipiste on 15 μm . Pilvien läsnä ollessa käytetään pikemminkin hapen absorptiokaistaa millimetrin aaltoina.
Lämpötilan saamiseksi on välttämätöntä suorittaa tietojenkäsittely tietokoneella Planckin lain soveltamisen ansiosta mustan rungon säteilyyn .
Saatu pystysuora lämpötilaprofiili riippuu sitten muunnoksen tarkkuudesta ja antureista. Eri ryhmät analysoivat käytettävissä olevia tietoja, ja vaikka tulokset olivat samanlaiset, ne eivät olleet täysin samanlaisia johtuen kunkin käytetyn algoritmin rajoituksista. Saatujen lämpötilapankkien joukossa on Huntsvillessä sijaitsevan Alabaman yliopiston ( UAH: n satelliittilämpötila-aineisto ) ja yrityksen Remote Sensing Systems .
Nämä kaksi tietojoukkoa ovat peräisin useiden satelliittien sukupolvien tiedoista, joiden anturit eivät ole homogeenisia. Laitteita on todellakin parannettu meteorologisten satelliittien peräkkäisten sukupolvien aikana. Ensimmäisten antureiden tiedot eivät siten ole samalla tarkkuudella tai herkkyydellä kuin viimeisimpien antureiden tiedot. Lisäksi ikääntyessään kukin anturi muuttaa asteittain ominaisuuksiaan kuten mikä tahansa elektroninen laite. Kalibrointi pinta data ja ylemmän ilma on välttämätöntä saada kelvollinen jatkumon.
Maan luminanssi kirkkaalla säällä antaa maanpinnan lämpötilan edistyneiden erittäin korkean resoluution radiomittareiden kautta (lyhenne AVHRR ). Meren pintalämpötiloja on ollut saatavilla vuodesta 1967 lähtien, ja maailmanlaajuisia merikarttoja on tehty vuodesta 1970. Vuodesta 1982 lähtien nämä tiedot ovat olleet yhä tarkempia ja niitä on käytetty meteorologisiin ennusteisiin , erityisesti trooppisten syklonien kehittymiseen. Toinen esimerkki: El Niño -ilmiöön liittyviä lämpötilan muutoksia on seurattu 1980-luvulta lähtien.
Saarilla ja mantereilla mittaukset ovat vaikeampia, koska pinnat eivät ole homogeenisia. Tutkimukset ilmaston lämpenemisestä ja kaupunkien lämpösaarista ovat kuitenkin edelleen mahdollisia satelliittien avulla. Käyttö AVHRRs mahdollistaa kirkkaalla säällä nähdä eri ilmamassojen liittyy säärintamat.
Pilvisenä päivänä tietoja käytetään Dvorak-tekniikassa silmän ja pilven yläosien välisen lämpötilaeron saamiseksi trooppisen syklonin keskustan ympärillä maksimaalisen kestävän tuulen ja keskusjärjestelmän paineen arvioimiseksi.
Meteorologisten satelliittien edistyneiden lentoradamittareiden (lyhenne AATSR) avulla on mahdollista havaita metsäpalot, jotka esiintyvät 308 kelvinin (34,85 ° C) ylittävinä "kuumina pisteinä" . Puolivälissä resoluutio kuvantaminen spektrin radiometrien on Terra satelliitteja voi myös havaita metsäpalojen, purkautuvan tulivuorta ja teollisuuden verkoissa.
Vuodesta 1979 NOAA: n TIROS- satelliitti-infrapunakuuloyksikkö on mitannut hapen infrapunapäästöjen voimakkuutta. Tämä säteily on verrannollinen suuren ilmakerroksen lämpötilaan teorian mukaisesti, samoin kuin käytännössä vertaamalla radiosonditietoihin . Ne on merkitty eri taajuuksilla, joista jokainen liittyy tiettyyn korkeusvyöhykkeeseen. Näiden antureiden kanavan 2 taajuus vastaa suunnilleen troposfäärin lämpötilaa, ja suurin Gaussin painotus on noin 350 hPa (puolet signaalin voimakkuudesta 40 hPa ja 800 hPa ). Alemman stratosfäärin välillä on kuitenkin jonkin verran päällekkäisyyttä ja sen minimoimiseksi tutkijat Roy Spencer ja John Christy ovat kehittäneet algoritmin, joka yhdistää eri satelliittinäkymäkulmissa saadut tiedot, mikä tuo maksimaalisen lähemmäksi maata 650 hPa: iin, mutta joka vahvistaa taustamelua ja tekee tietojen kalibrointi satelliitista toiseen on vaikeampi. Tätä algoritmia on vähitellen parannettu erilaisilla korjauksilla.
Vuodesta 1979 lähtien samoilla satelliiteilla on stratosfäärinen luotain. Se on radiomittari, joka on herkkä kaukaiselle infrapunasäteilylle 15 μm: n aallonpituuden ympäri suhteessa hiilidioksidin (CO 2)). Koska absorptio on verrannollinen paineeseen, yksikössä on kolme anturia, jotka voivat jakaa stratosfäärin kolmeen kerrokseen, joiden keskipiste on 29 km , 37 km ja 45 km merenpinnan yläpuolella, riippuen absorboinnin tiheydestä.
Yhdistämällä eri antureiden normalisoidut ja kalibroidut tulokset, troposfäärin ja stratosfäärin lämpötilakehitykset näkyvät. Taulukko osoittaa tulosten trendin epävakauden (° C / 10 vuotta), ja tietokanta kattaa historiallisen mittakaavan vain suhteellisen lyhyen ajanjakson (vuodesta 1978 tähän päivään), mikä tekee analyysistä vaikeaa. Kuitenkin Christy et ai. osoittaa hyvää sopimusta trooppisten radiosonditietojen kanssa samalta ajanjaksolta. Se esittää troposfäärin lämpeneminen tropiikki ,09 kohteeseen 0,12 ° C per vuosikymmen, että virhe on ± 0,07 ° C: ssa . Muut tutkimukset saavat hiukan erilaiset arvot (+0,137 ° C ja +0,20 ° C ± 0,05 ° C ), mutta sopivat lämpenemisen kanssa.
Vuosi | Varianssi (° C / 10 vuotta) |
Vuosi | Varianssi (° C / 10 vuotta) |
Vuosi | Varianssi (° C / 10 vuotta) |
Vuosi | Varianssi (° C / 10 vuotta) |
Vuosi | Varianssi (° C / 10 vuotta) |
Vuosi | Varianssi (° C / 10 vuotta) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1991 | 0,087 | 1992 | 0,024 | 1993 | −0.013 | 1994 | −0.003 | 1995 | 0,033 | 1996 | 0,036 |
1997 | 0,040 | 1998 | 0.112 | 1999 | 0.105 | 2000 | 0,095 | 2001 | 0,103 | 2002 | 0.121 |
2003 | 0.129 | 2004 | 0,130 | 2005 | 0,139 | 2006 | 0,140 | 2007 | 0,143 |
Alemman stratosfäärin lämpötilan asteittainen jäähtyminen havaitaan satelliittitiedoissa. Tutkimusten mukaan tällainen jäähdytys johtuu pääasiassa otsonikerroksen tuhoutumisesta sekä vesihöyryn ja muiden kasvihuonekaasupitoisuuksien kasvusta . Tämä ilmiö kuitenkin kääntyi väliaikaisesti muutamien suurten tulivuorenpurkausten jaksojen aikana, kuten El Chichón (1982) ja Mount Pinatubo (1991), otsonipitoisuuden nousun seurauksena seuraavien kahden vuoden aikana.
Tämä ilmakehän käyttäytyminen, nimittäin troposfäärin lämpeneminen ja stratosfäärin jäähtyminen, on sopusoinnussa ilmaston lämpenemisen kanssa .