A_global_approach_to_monitoring_the_weather_cut
Værsatellittene kjent som Metop går i bane rundt jorden fra pol til pol, ved litt over 800 kilometers høyde. Metop-satellittene utvikles av den europeiske romfartsorganisasjonen ESA på vegne av den europeiske organisasjonen for operasjon av meteorologiske satellitter (EUTMETSAT). Bilde: ESA.

Ny værsatellitt gir bedre værvarsling

Satellittmålinger vil sørge for forbedring av viktige varslings- og overvåkningstjenester i årene fremover. Dette er godt nytt både for oss som sjekker været på Yr og for vitenskapelige studier av polarområdene.

Revolusjonerende satellittrekke

For europeiske meteorologer var det en liten revolusjon da den første i en rekke på tre meteorologiske satellitter ble sendt opp i bane rundt jorden i 2006. Satelittserien Metop har vært et stort fremskritt for både varsling av vær og muligheter for overvåkning av klimaet på jorden.

Natt til 7. november sendes den tredje og nyeste av denne typen meteorologisk satellitt opp i bane rundt jorden. Selve oppskytingen av satellitten Metop-C skjer med bærerakett fra Kourou i Fransk Guyana i Sør-Amerika. Oppskytingen er planlagt til omtrent kvart på to om natten, norsk tid.

Fra hovedkvarteret til organisasjonen som koordinerer oppskytingen, den europeiske organisasjonen for operasjon av meteorologiske satellitter i Darmstadt i Tyskland, blir oppskytingen sendt direkte på storskjerm. Spesielt romfartsinteresserte og aktive formidlere på Twitter har blitt invitert til å delta på et arrangement med underholdning og spennende foredrag natten gjennom.

Her kan du se opptak av arrangementet, Thomas Lavergne snakker rundt 01:01

Forsker Thomas Lavergne fra Meteorologisk institutt er en av dem som skal holde foredrag for de fremmøtte - midt på natten europeisk tid.

– Det blir selvfølgelig spennende å være i Darmstadt, og fortelle hvor nyttig målingene fra denne satellitten blir for oss, sier Lavergne. – Jeg kommer til å fokusere på hvordan vi bruker målingene til å kartlegge sjøisen i Arktis. Jeg gleder meg stort, men noen sommerfugler i magen blir det jo, helt klart.

Meteorologisk institutt blant de første i Europa

Assisterende forskningsdirektør ved Meteorologisk institutt Harald Schyberg har vært aktiv i mange ulike prosjekter for å utnytte dataene fra sensorer på flere meteorologiske satellitter. Han og Roger Randriamampianina ved Senter for utvikling av varslingstjenesten har spesielt jobbet med å bruke dataene i værvarslingsmodeller. 

Schyberg forteller at Meteorologisk institutt har vært blant de første værtjenestene i Europa til å ta i bruk de ulike instrumentene på Metop-satellittene i regional varsling.

– Dette har vi gjort gjennom flere forskningsprosjekter som har forberedt de numeriske værvarslingsmodellene på å kunne bruke disse intrumentene, forteller han. –  Denne satsingen på satellittdata er viktig på grunn av vår beliggenhet: Norge grenser mot store havområder hvor vi har få konvensjonelle observasjoner. Vi har også varslingsansvar i nordområene, hvor satellittdata er det som gir best observasjonsdekning.

– Metop-C komplementerer de to eksisterende Metop-satellittene. Til sammen gir satellittene fremragende observasjoner til bruk i våre regionale modeller for høyere breddegrader og arktiske områder, legger Randriamampianina til.

Hvor kaldt er det der oppe?

Hovedmålet med denne typen meteorologiske satellitter er å måle temperatur og fuktighet i atmosfæren. Dette er viktig informasjon som meteorologene kan bruke som startverdier i dataprogrammene som regner ut hvordan været blir fremover. Jo mer nøyaktige tall for temperatur og fuktighet man putter inn i datamaskinen, jo bedre værvarsling kommer ut i den andre enden.

Instrumentene på de meteorologiske satellittene gjør målinger fra sin bane rundt jorden og sender informasjonen ned til meteorologene. Det er hele ni instrumenter om bord på Metop-C, noe som gjør den til en ganske komplisert satellitt. I tillegg til temperatur og fuktighet kan instrumentene også måle vindhastighet, vindretning og konsentrasjonen av ulike gasser.

– Jeg har jobbet med en analyse som viste at værvarslene blir bedre når vi bruker disse dataene i værvarslingsmodellen, forteller forsker Teresa Valkonen ved Senter for utvikling av varslingstjenesten ved Meteorologisk institutt.  – Dette førte til at vi begynte å bruke disse dataene i de operasjonelle værvarslingssystemene våre, fortsetter hun.

Tre på rad

Den nyeste satellitten har samme type instrumenter om bord som de to eldre slektningene bærer på. Dette sikrer kontinuitet i målingene som kommer inn. Siden målinger fra satellittene er så viktig for værvarslingen, er det lurt å ha flere satellitter i bane i tilfelle noe skulle gå galt med en av dem.

I tillegg får vi nå en enda bedre dekning av jordkloden siden flere satellitter nå kjører i samme bane. De tre satellittene følger samme bane rundt jorden, i god avstand fra hverandre.


Videoanimasjon: Slik vil de tre Metop-satellittene fly i bane etter hverandre.

– Det at man får en ekstra satellitt med denne instrumenteringen, gir bedre mulighet til å kartlegge utviklingen av atmosfæren over tid, forteller Valkonen. – Gjennom å sammenligne to satellittbilder tatt like etter hverandre, kan vi for eksempel beregne vindstyrke og vindretning ved noen ulike høyder i atmosfæren.

Radar avslører hav eller is

I utgangspunktet er det ikke så enkelt å skille mellom hva som er hav og hva som er is på satellittbilder av jordoverflaten, spesielt i polare strøk. Dette krever nemlig instrumenter som kan se både gjennom den mørke polarnatten og gjennom skyene. Forskere ved Meteorologisk institutt har i flere år jobbet med bruk av satellitter i kartlegging av is. De har spesielt brukt et instrument på Metop-satellittene som har en radar med denne superkraften.

Instrumentet kalles et scatterometer, og finnes på alle de tre Metop-satellittene. Fra satellitten i bane rundt jordkloden sender radaren signaler av mikrobølgestråler nedover i atmosfæren. Når strålene treffer jordoverflaten, blir noen av dem reflektert tilbake til satellitten og fanget opp igjen av instrumentet. Hvor mye av strålingen som reflekteres tilbake, kan fortelle hva overflaten består av.

En overflate av is og en overflate av hav reflekterer nemlig strålingen på ulik måte. Grovt sagt blir en stråle som kommer inn mot et flatt hav, reflektert bort i en helt annen retning enn den kom inn med. Dersom strålen derimot treffer en ruglete overflate av is, blir den spredt i alle retninger slik at noe også kommer tilbake til satellitten og fanges opp igjen av instrumentet. Hvor mye av denne strålingen som reflekteres tilbake, gir altså informasjon om forholdene på jordoverflaten.

Forskerne Thomas Lavergne og Signe Aaboe fra Avdeling for fjernmåling og dataforvaltning ved Meteorologisk institutt bruker informasjon fra scatterometeret til å kartlegge utbredelsen av sjøis i polare strøk.

De forteller at observasjoner fra dette instrumentet er godt egnet til å skille mellom hva som er hav og hva som er sjøis på overflaten av jorden. I tillegg kan instrumentet fortelle dem hva som er ny og hva som er gammel is.

– Ny sjøis er is som har lagt seg nylig, forteller Aaboe. – Mens eldre sjøis er is som har blitt dannet tidligere vintre og har overlevd sommeren gjennom uten å smelte.

iskart
Målinger laget ved hjelp av scatterometer på en værsatellitt. Figuren viser hvor det er åpent eller nesten åpent hav (blått), hvor det er gammel is (lysegrønn) og hvor det er ny is (mørkegrønn). Den hvite og helt mørkeblå fargen viser områder der målingene er usikre. For mer informasjon, se Osisaf Met. Copyright: EUMETSAT.

Is i bevegelse

Scatterometeret kan også hjelpe forskerne med å måle hastigheten til og retningen av hvordan isen beveger seg, såkalt isdrift.

– Sjøis er alltid i bevegelse, og vi bruker satellitter som Metop-C til å si hvor fort den flytter seg, sier Thomas Lavergne.

Lavergne forteller at disse kartene over is og hav lages hver dag ved Meteorologisk institutt. - Vi forsker stadig for å forbedre nøyaktigheten på disse kartene, forteller han. - Å sikre fortsettelsen av dette arbeidet med den nye satellitten er viktig for både denne daglige produksjonen og for klimaovervåking.

Veien videre

Arbeidet med neste generasjons meteorologiske satellitter er i gang. Den såkalte andre generasjons Metop-satellitter vil ha nye og forbedrede instrumenter. Disse er planlagt fra 2021.

Denne artikkelen er også publisert på forskning.no

Les mer

T. Valkonen, H. Schyberg and J. Figa-Saldaña, Assimilating Advanced Scatterometer Winds in a High-Resolution Limited Area Model Over Northern Europe, in IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, vol. 10, no. 5, pp. 2394-2405, May 2017. doi: 10.1109/JSTARS.2016.2602889

Randriamampianina R., H. Schyberdg, M Mile  and S Guedj, 2016: Observing system experiments and observing system simulation experiments using mesoscale model in Arctic, WMO Workshop. Shanghai.

EUMETSAT

Fakta: Metop-satellittene

Metop (Meteorological operational satellite programme) er et europeisk prosjekt for å forbedre observasjoner av vær fra satellitter i bane rundt jorden. Målet er å overvåke klimaet og forbedre værmeldingstjenester. Prosjektet er koordinert av den europeiske organisasjon for operasjon av meteorologiske satellitter (EUMETSAT), i samarbeid med den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA). 

Metop-prosjektet består av en serie på tre satellitter i polar bane rundt jorda. Satellittene får navn etter når de ble sendt opp. Den første, Metop-A, ble sendt opp i 2006. Forventet levetid for denne satellitten var fem år, men etter tolv år er den er fortsatt aktiv. Den neste, Metop-B, ble sendt opp i 2012 og den nyeste, Metop-C sendes etter planen opp natt 7.11.2018 norsk tid. De tre satellittene vil fly i etter hverandre i polar bane rundt jorden.

Fakta: Polarbanesatellitter

Satellitter som flyr i polare baner rundt jorden flyr over jordklodens nordpol og sørpol, i motsetning til satellitter i såkalte geostasjonære baner, som flyr langs ekvator. Satellitter i polarbane holder seg typisk i en lavere høyde enn andre satellitter, for eksempel i høyder på rundt 800 km sammenlignet med 36 000 km for andre typer satellitter. Dermed kan polarbanesatellittene observere jordkloden i nærmere detalj fordi de flyr nærmere jordoverflaten. Polarbanesatellittene flyr også raskere, og bruker kortere tid på å fly rundt jorden én gang.