Специальный датчик микроволновой печи/изображения
Специальный сенсорный микроволновый/имиджер (SSM/I) представляет собой семиканальную четырехчастотную пассивную микроволновую радиометрическую систему с линейной поляризацией. [1] Он запущен на борту ВВС США спутников Блок 5D-2 Метеорологической спутниковой программы обороны (DMSP). Прибор измеряет приземную/атмосферную микроволновую яркостную температуру (ТБ) на частотах 19,35, 22,235, 37,0 и 85,5 ГГц. Четыре частоты дискретизируются как в горизонтальной, так и в вертикальной поляризации , за исключением частоты 22 ГГц, которая дискретизируется только в вертикальной поляризации. [2]
SSM/I оказался очень успешным инструментом, заменив конструкции поперечных радиометров и радиометров Дике предыдущих систем. Сочетание конструкции вращающегося сканирования с постоянным углом и радиометра полной мощности стало стандартом для пассивных микроволновых тепловизоров, например TRMM Microwave Imager, AMSR.
Его предшественник, сканирующий многоканальный микроволновый радиометр (СММР), предоставил аналогичную информацию. Его преемник, специальный сенсорный микроволновый имидж-сканер/эхолот ( SSMIS ), представляет собой усовершенствованную одиннадцатиканальную восьмичастотную систему.
Продукты
[ редактировать ]Наряду со своим предшественником SMMR, SSM/I вносит свой вклад в архив глобальных пассивных микроволновых продуктов с конца 1978 года по настоящее время.
Информация в рамках измерений SSM/I TBs позволяет получить четыре важных метеорологических параметра над океаном: скорость приземного ветра (обратите внимание на скалярную , а не векторную величину ), общее количество водяного пара в столбчатых облаках , общее количество жидкой воды в столбчатых облаках ( путь жидкой воды ) и осадки. Однако точное и количественное измерение этих параметров от ТБ SSM/I является нетривиальной задачей. Колебания метеорологических параметров существенно модифицируют ТБ. Помимо исследований в открытом океане, также возможно получить количественно достоверную информацию о морском льду . [3] снежный покров суши и осадки над сушей.
Характеристики прибора
[ редактировать ]
Спутники Блок 5Д-2 находятся на круговых или околокруговых солнечно-синхронных и околополярных орбитах на высоте 833 км с наклонением 98,8° и периодами обращения 102,0 минуты, совершая каждый 14,1 полных витка в сутки. Направление сканирования слева направо, при этом измерения активной сцены лежат на ± 51,2 градуса, если смотреть в направлении F8 вперед (F10–F15) или назад (F8) движения космического корабля. В результате номинальная ширина полосы обзора составляет 1394 км, что позволяет часто охватывать территорию, особенно в более высоких широтах. Все части земного шара на широте выше 58° покрываются не реже двух раз в день, за исключением небольших неизмеренных круговых секторов шириной 2,4° вокруг полюсов. Крайние полярные регионы (> 72 ° северной или южной широты) ежедневно получают покрытие с двух или более эстакад как с восходящей, так и с нисходящей орбиты.
Скорость вращения SSM/I обеспечивает период 1,9 с, за который подспутниковая точка КА DMSP проходит 12,5 км. При каждом сканировании 128 дискретных, равномерно распределенных радиометрических отсчетов отбираются на двух каналах 85 ГГц, а при поочередном сканировании 64 дискретных отсчета отбираются на оставшихся 5 низкочастотных каналах. Разрешение определяется пределом Найквиста и вкладом земной поверхности в полосу пропускания сигнала на заданной частоте в 3 дБ (см. Таблицу). Направление радиометра пересекает поверхность Земли под номинальным углом падения 53,1 градуса, измеренным от местной нормали к Земле.
| Частота (ГГц) | поляризация | Разрешение по маршруту (км) | Поперечное разрешение (км) | Пространственная выборка (км) | Шум прибора (К) |
|---|---|---|---|---|---|
| 19.35 | горизонтальный | 69 | 43 | 25 | 0.42 |
| 19.35 | вертикальный | 69 | 43 | 25 | 0.45 |
| 22.235 | вертикальный | 50 | 40 | 25 | 0.74 |
| 37.0 | горизонтальный | 37 | 28 | 25 | 0.38 |
| 37.0 | вертикальный | 37 | 28 | 25 | 0.37 |
| 85.5 | горизонтальный | 15 | 13 | 12.5 | 0.73 |
| 85.5 | вертикальный | 15 | 13 | 12.5 | 0.69 |
История инструмента
[ редактировать ]SMMR был запущен на Seasat и NASA Nimbus 7 в 1978 году. Seasat проработал всего несколько месяцев, пока на спутнике не произошло короткое замыкание, которое завершило миссию, в то время как Nimbus 7 неожиданно проработал 9 лет, возвращая данные до 1987 года.
SSM/I работает почти непрерывно на рейсах F8-F15 (не F9) блока 5D-2 с июня 1987 года. Опасения по поводу работы радиометра во всем диапазоне условий космической среды привели к отключению прибора F8 в начале декабря. 1987 г., чтобы избежать перегрева. Канал вертикальной поляризации 85 ГГц не включился в январе 1988 года. Анализ показал недостаточную тепловую защиту радиометров датчика из-за чрезмерного нагрева в перигелии . Горизонтальная поляризация 85 ГГц впоследствии привела к значительному увеличению радиометрических ошибок и была отключена летом 1988 года.
Запуск следующего SSM/I на борту спутника F10 состоялся 1 декабря 1990 года, но не был полностью успешным. Взрыв ракеты-носителя оставил F10 на эллиптической орбите. Угол падения прицела F10 SSM/I будет меняться в зависимости от Земли на каждой орбите, что также меняет площадь поверхности Земли, наблюдаемую радиометром. Отклонения угла падения до 1,4° были довольно большими и, если бы их не принять во внимание, могли бы изменить реакцию некоторых геофизических алгоритмов. Кроме того, соответствующие изменения ширины полосы обзора от минимум 1226 км в перигее до 1427 км в апогее изменили количество радиации, наблюдаемой радиометрами F10 SSM/I. Некруговая орбита также вызвала небольшую прецессию времени пересечения экватора F10 на 50 секунд в неделю.
У имидж-сканера F12 была отложена дата запуска (космический корабль не участвовал в последовательности сборки DMSP) из-за неисправного SSM/I. Однако дополнительное время и затраты, затраченные на устранение проблемы, не помогли. SSM/I не удалось «раскрутиться» после запуска, и, следовательно, данные с этого прибора были недоступны. SSM/Is на F11, F13, F14 и F15 дали отличные данные.
До того, как F8 был выведен из эксплуатации, он помогал в исследованиях по измерению пассивных микроволн при более высоких углах падения на Землю (т.е. > 51 градуса). Увеличение угла позволит использовать большую ширину полосы обзора, обеспечивая больший охват поверхности Земли. Эксперимент по наклону F8 (см. ссылки) проводился с 25 июня по 13 июля 1993 года.
| Спутник | Восходящее экваториальное время при запуске | Восходящее экваториальное время (1995) | Восходящее экваториальное время (текущее) | Нисходящее экваториальное время (текущее) | Дата запуска | Завершить миссию/оперативную поддержку |
|---|---|---|---|---|---|---|
| F8 | 6:15 утра. | 6ч17 | Н/Д | Н/Д (должно быть 18:17) | 1987-06-18 | 1991-08-13 |
| F10 | 19:42 | 22:09 | Н/Д | Н/Д (должно быть 10:09) | 1990-12-01 | 1997/11 |
| F11 | 17:00 | 18:25 | 19:38 | 7:25 (должно быть 7:25) | 1991-11-28 | 2000/08 |
| F13 | 17:42 | 17:43 | 18:33 | 6ч33 | 1995-03-24 | Оказание первичной поддержки |
| F14 | 20:21 | Н/Д | 19:08 | 7:08 | 1997/05 | 2008-8-23 |
| F15 | 21:31 | Н/Д | 20:42 | 8ч42 | 1999-12-12 | 2021-08-09 |
| F16 (имеет новый датчик SSMIS ) | 21:05 | Н/Д | 21:05 | 9:05 | 2003-10-18 | Недоступно для исследовательского сообщества |
F17, F18 и F19 содержат SSMIS .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Холлингер, Дж. П. 1989: Калибровка/проверка специального микроволнового датчика/сканера DMSP . Заключительный отчет, Том. I., Отдел космического зондирования, Военно-морская исследовательская лаборатория, Вашингтон, округ Колумбия.
- ^ «Специальный сенсорный микроволновый излучатель/сканер (SSM/I) и специальный сенсорный микроволновый имидж-сканер (SSMIS) с глобальной решеткой» . Национальная служба экологических спутников, данных и информации (NESDIS), NOAA . Проверено 24 декабря 2010 г.
- ^ Ахмад, Сурайя. «Данные SMMR и SSM/I о концентрации морского льда» . Архивировано из оригинала 27 августа 2005 года.
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )