Vreme se najbolje vidi z višine

Vremenske napovedi si brez satelitskih podatkov ne moremo več predstavljati. Tudi naši agenciji za okolje jih pošilja Evropska organizacija za uporabo meteoroloških satelitov (Eumetsat), kjer zbirajo podatke o vremenu, klimi in okolju. Pri organizaciji s sedežem v Nemčiji je zaposlena tudi Slovenka dr. Janja Avbelj, kot inženirka za navigacijo in registracijo posnetkov na oddelku za daljinsko zaznavanje in produkte.

Eumetsat upravlja osem satelitov v orbiti, na začetku meseca so izstrelili še devetega, in sicer tretjega iz serije Metop s polarno orbito, ki se je tako pridružil predhodnikoma Metopu A in B. Zdaj, kot pojasnjujejo, je satelit C že v svoji predvideni orbiti na višini 817 kilometrov. Organizacija ima v uporabi še številne druge, med drugim družino satelitov Sentinel evropske vesoljske agencije Esa v programu Copernicus. »Zelo tesno sodelujemo z evropsko komisijo in Eso, ki razvija vesoljski segment nekaterih satelitov, pri nas pa razvijamo zemeljski segment in upravljamo te satelite. Prav tako sodelujemo in si izmenjujemo podatke z ameriško upravo za oceane in ozračje NOAA, japonsko vesoljsko agencijo, kitajsko, rusko, indijsko, korejsko in drugimi meteorološkimi in vesoljskimi organizacijami. Sodelovanje je zelo dobro, vreme in podnebje namreč ne poznata meja,« poudarja Janja Avbelj.

Katere vrste podatkov sateliti zbirajo, je odvisno od potreb uporabnikov – nacionalnih meteoroloških organizacij. Ker gre za večletne misije, je to določeno že precej prej, preden satelit pošljejo v orbito. »Ko vemo, ali so potrebna opazovanja vetra, temperature, stanja v atmosferi, se izbere ustrezna vrsta senzorja in nizka ali visoka orbita. V nizkozemeljski orbiti, na višini od 160 do 2000 kilometrov, je ločljivost boljša, v višjih orbitah pa lahko sateliti pogosteje zajamejo večjo površino. Naši sateliti v geostacionarni orbiti zajamejo vidno polovico Zemlje vsakih 15 minut, satelit v nizki orbiti pa za enako površino potrebuje vsaj pol dneva ali celo nekaj dni.«

Paketi surovih podatkov

Sateliti opravijo le del naloge. »Dobimo surove podatke. Merjene vrednosti je treba še kalibrirati, da je vsaka meritev na pravem mestu in ima fizikalni pomen, na primer količino oddane energije ali odbite svetlobe.« Pri Eumetsatu za uporabnike zagotavljajo paleto vremenskih in podnebnih opazovalnih podatkov in produktov: o klimi, atmosferi, površini, biosferi, pa tudi o naravnih nesrečah, ki so posledica vremenskih ali podnebnih dogodkov.

Pri podatkih na prvi ravni je vsaka slikovna točka na pravem mestu s fizikalno vrednostjo, pri produktih na višjih ravneh pa po inženirkinih besedah izluščijo na primer hitrost vetra, temperaturo, maso, morske tokove, višino in temperaturo oblakov, ki jih nato lahko uporabijo na različnih znanstvenih področjih. »To so podatki o površju, rastlinstvu, količini vode v vegetaciji, požarih in vulkanskem dimu, pojavljanju alg in planktona v morjih. Nekatere produkte, na primer smer in hitrost vetra, izdelujemo v organizaciji, številne druge produkte in aplikacije pa v eni od osmih enot Eumetsata za aplikacije po državah članicah.«

Ključna hitrost prenosa

Iz organizacije podatke državam članicam pošljejo v najkrajšem možnem času, poudarja sogovornica. »Geostacionarni sateliti ves čas zajemajo podatke in jih kontinuirano pošiljajo na Zemljo. V manj kot 15 minutah je posnetek obdelan in na voljo uporabnikom. Državne meteorološke službe podatke sproti vnašajo v modele in izdelujejo vremenske napovedi. Ta postopek poteka nepretrgoma.«

Za vremenske napovedi je takšna hitrost nujna. »Podatki morajo biti sveži, še posebej pri časovno zelo omejenih napovedih, za največ dve uri vnaprej (now casting), ki se uporabljajo na primer za napovedovanje neviht. Vse, kar presega to omejitev, je modelsko napovedovanje vremena. Eumetsat prav tako podpira podatke za monitoring klime in druge, pri čemer so ti vzeti tudi iz arhiva in jih je mogoče obdelovati naknadno za daljše obdobje.«

Stroge smernice natančnosti

Pri organizaciji podatke označijo za neuporabne, če odstopa en sam parameter. Je možna manipulacija s satelitskimi podatki? »Žal je vedno mogoče, da nekdo nekje poskusi narediti nekaj neetičnega ali nedovoljenega. Kar zadeva Eumetsatove podatke, je takšna manipulacija nesmiselna, kajti že pri izdelavi produktov dosledno upoštevamo stroge zahteve, s čimer zagotavljamo natančnost podatkov in integriteto celotnega sistema. Vseskozi skrbimo, da je produkt v določenem času pri uporabniku, do katere mere je popoln in kakšna je njegova natančnost glede vrednosti in položaja. Če en sam parameter ne dosega postavljenih okvirov, označimo, da podatki ne dosegajo zahtevanih standardov, in uporabnika o tem obvestimo. Poleg tega je Eumetsat del mreže agencij, institucij in uporabnikov, ki si redno izmenjujejo podatke. Pri primerjavi podatkov bi skupine za kalibracijo in validacijo hitro opazile nenavadna odstopanja,« pojasnjuje sogovornica.

Tretja generacija

Janja Avbelj se ukvarja tudi s pripravo procesnih verig za naslednjo generacijo meteoroloških satelitov. »Na natančnost usmerjenosti instrumenta v vsakem trenutku vplivajo vibracije in temperaturne spremembe. Da zagotovimo natančnost, je treba te majhne spremembe določati v sklopu samodejnih procesnih verig.«
Nova generacija bo postregla z veliko natančnejšimi podatki. »Od druge generacije se razlikuje po prostorski ločljivosti in časovnem zajemu podatkov. Zdaj je slikovna točka pod satelitom tri krat tri kilometre, nova generacija to zmanjšuje na en krat en kilometer, ali celo pol kilometra za točko pod satelitom. Prav tako bo izboljšana časovna ločljivost, saj zdaj dobimo posnetek na 15 minut oziroma 5 minut nad območjem Evrope, nato bomo imeli podatke na deset minut, nad Evropo celo na dve minuti in pol. Sateliti dobivajo tudi dodatne senzorje za opazovanje strel in profilov atmosfere. Za slednje ima Eumetsat instrument v nizki orbiti, v geostacionarni pa še ne,« razlaga Janja Avbelj.

Prvi iz naslednje generacije – gre za šest geostacionarnih satelitov – bi se lahko »kolegom« v orbiti pridružil leta 2021. V pripravi je tudi naslednja generacija satelitov v nizkozemeljski orbiti.