Tänczer Tibor - Műholdmeteorológia

ELŐSZÓ 9
1. BEVEZETÉS 11
1.1. A hagyományos meteorológiai megfigyelések 11
1.2. A műhold, mint új meteorológiai megfigyelő eszköz 14
2. A MŰHOLDAK MOZGÁSA (László István) 17
2.1. A műholdak perturbálatlan mozgása 17
2.1.1. Mozgásegyenletek 17
2.1.21 A mozgás pályája 13
2.1.3. Mozgás ellipszis és kör alakú pályán 20
2.1.4. A műholdak pályaelemei és a földrajzi koordináták 21
2.1.5. A pálya menti sebesség és a keringési idő 25
2.2. A műholdak perturbált mozgása 27
2.2.1. Műhold mozgása a Föld gravitációs erőterében 28
2.2.2. Műholdakra ható egyéb perturbáló erők 31
3. METEOROLÓGIAI MEGFIGYELÉSEK MŰHOLDAKKAL 35
3.1. Sugárzási törvények 35
3.2. Meteorológiai megfigyelések lehetőségei a világűrből 37
3.2.1. Lehetőségek a rövidhullámú tartományban 38
3.2.2. Lehetőségek a hosszúhullámú tartományban 39
3.3. Meteorológiai műholdak 42
3.3.1. Megfigyelő rendszer (leképező technika) 42
3.3.2. Energiaellátás 44
3.3.3. Orientáció és stabilizáció 44
3.3.4. Információ kezelő rendszer 45
3.3.5. Rádiós kapcsolat a Földdel 45
3.4. Jelenlegi operatív műholdrendszerek (TIROS-N,METEOSAT) 46
3.4.1. A TIROS-N kvázipoláris műholdcsalád 46
3.4.2. A METEÓSAT geostacionárius műholdcsalád 50
3.5. Műholdak vétele 54
3.5.1. A vevőantenna beállítása 54
3.5.2. A műholdvevő állomás műszaki felépítése 55
4. MŰHOLDFELVÉTELEK VIZUÁLIS KIÉRTÉKELÉSE 60
4.1. A leképezésből származó lehetőségek 60
4.1.1. Leképezés a látható tartományban 60
4.1.2. Leképezés az infravörös tartományban 62
4.2. Szerkezeti sajátosságok 63
4.2.1. Finomszerkezet 63
4.2.2. Felhőfajták megkülönböztetése a műholdfelvételeken 64
4.2.3. Mezőszerkezet 70
4.2.4. Makroszerkezet 76
4.3. Felhők osztályozása műholdfelvételek alapján 79
4.4. Borultsági viszonyok megállapítása 80
4.5. A földfelszín megjelenése a felvételeken 80
4.6. Nefanalízis 83
4.6.1. A nefanalízis térkép elkészítése 83
4.6.2. A nefanalízisek információtartalma 86
5. A FÖLDFELSZÍN SZEREPE A FELHŐZET MEZOMÉRETŰ RENDEZŐDÉSÉBEN 90
5.1. A földfelszín és a légkör közötti termikus kölcsönhatás megnyilvánulása a felhőzetben 90
5.1.1. Konvektív cellák 90
5.1.2. Konvektív felhőövek 94
5.1.3. Zivatarcsoportosulások 96
5.1.4. Konvektív eredetű mezoörvények 96
5.2. Az orografikus akadályok áramlásmódosító hatása 97
5.2.1. Orografikus felhőképződés és feloszlás 97
5.2.2. Orografikus hullámfelhők 99
5.2.3. Szigetek mögötti mezoörvények
5.3. A földfelszín változatosságának hatása a felhőzet alakulására 103
6. NAGYMÉRETŰ IDŐJÁRÁSI KÉPZŐDMÉNYEK FELHŐRENDSZERE 108
6.1. Bárikus rendszerek és a nagyméretű feláramlás 108
6.2. Mérsékelt övi ciklonok felhőzete 109
6.2.1. Frontális ciklonok
6.2.2. Nem frontális ciklonok 117
6.3. A ciklogenezis jelei a felhőzeti mezőben
6.4. Magassági teknők 121
6.5. Anticiklonok 121
6.6. Magassági gerincek 122
6.7. Időjárási frontok 123
6.7.1. Hidegfront 124
6.7.2. Melegfront 126
6.7.3. Okklúziós front 126
6.7.4. Stacionárius front 127
6.7.5. A frontális felhőöv 127
6.8. Jet-stream (futóáramlás) 128
6.9. Felhőrendszerek a kifejlett ciklonok területén 129
7. CSAPADÉKBECSLÉS MŰHOLDFELVÉTELEK ALAPJÁN 133
7.1. Fizikai meggondolások 133
7.2. A csapadékhullás valószínűségének becslése műholdképekből 135
7.2.1. Szinoptikus közelítés 135
7.2.2. Egyparaméteres közelítés 135
7.2.3. Bispektrális analízis 138
7.2.4. Multispektrális közelítés 140
7.3. Mennyiségi csapadékbecslési eljárások 142
7.3.1. Közelítés egyetlen állapotból 142
7.3.2. Közelítés több állapotból 145
7.3.3. Jelentős csapadék előrejelzésének szinoptikus megközelítése műholdfelvételek alapján 148
7.3.4. Komplex módszerek 151
8. MŰHOLDAS FELHŐKLIMATOLÓGIA (Kapovitsné Róth Renáta) | 155
8.1. A felhőzet szerepe az éghajlat alakulásában 155
8.2. Felhőmegfigyelések és felhőstatisztikák 156
8.3. A felhőzet földrajzi eloszlása 159
8.3.1. A műholdas és földfelszíni megfigyelések klimatológiai célú összehasonlítása 159
8.3.2. Néhány szó a felhőfedettség globális eloszlásáról. 159
8.3.3. A fedettségi mező és statisztikai szerkezete Európa és a környező óceáni és tengerfelszínek felett 162
8.3.4. A felhőfedettség napi menete Közép-Európa fölött. Előzetes eredmények
8.3.5. Néhány felhőtípus és az összfelhőzet térbeli eloszlásának jellemzése zonális átlagok
segítségével 171
8.3.6. Egyéb felhőparaméterek és zonális átlagaik 177
8.4. A digitális felhőklimatológiában alkalmazott módszerek 178
8.4.1. Felhőfelismerő algoritmusok 178
8.4.2. A felhőzet éghajlati karakterisztikáinak előállítására szolgáló módszerek 180
8.5. A Nemzetközi Műholdas Felhőklimatológiai Project 181
9. MŰHOLDFELVÉTELEK DIGITÁLIS FELDOLGOZÁSA 186
9.1. A digitális kép 186
9.2. Előfeldolgozás 187
9.2.1. Zajszűrés 187
9.2.2. Földrajzi azonosítás 188
9.2.3. Adatok kalibrálása 190
9.3 Információ kiemelő műveletek 192
9.3.1. Fényesség kiegyenlítés 192
9.3.2. Kontrasztnövelés 192
9.3.3. Szeletelés (kvantálás) 193
9.3.4. Szintvágás 194
9.3.5. Nagyítás 194
9.3.6. Képek kombinációja 194
9.3.7. Képi információk megjelenítése 195
9.4. A földfelszíni hőmérsékletszámítás problematikája 196
9.4.1. A kisugárzó felszín emissziója 196
9.4.2. A megfigyelőrendszer felbontóképessége 196
9.4.3. A felhőzet zavaró hatása 196
9.4.4. A műszer zaja 197
9.4.5. A légkör hatása 197
9.5. A földfelszín hőmérsékletszámításának eredményei 200
9.5.1. Tengerfelszín hőmérsékletszámítás 200
9.5.2. Talajfelszín hőmérsékletszámítás 201
9.6. A felhőzeti mező mennyiségi értékelése 203
9.6.1. A felhőzet sugárzásátbocsátásának szerepe 203
9.6.2. Vizsgálatok a felhőzeti mezőre 204
9.6.3. Felhők osztályozása 209
9.7. Szélvektorszámítás 210
9.7.1. Standardizálás 211
9.7.2. Célpontkiválasztás 211
9.7.3. Követés 212
9.7.4. Magasság hozzárendelés 214
9.7.5. Ellenőrzés 214
9.7.6. A műholdas szélmérések pontossága 214
10. MŰHOLDADATOK FELDOLGOZÁSÁNAK GEOMETRIAI VONATKOZÁSAI 218
10.1. A leképezés geometriája 218
10.1.1. Centrális leképezés 218
10.1.2. Sávos letapogatás 222
10.2. Méretszámítások a műholdképen 224
10.2.1. A méretek centrális leképezésnél 224
10.2.2. A méretek sávos letapogatásnál 226
10.3. Felbontóképesség 227
10.3.1. A felbontás centrális leképezésnél 227
10.3.2. A felbontás sávos letapogatásnál 230
10.3.3. A linearizálás 231
10.4. Megfigyelési adatok földrajzi azonosítása 232
10.4.1. A földrajzi azonosítás centrális leképezésnél 232
10.4.2. A földrajzi azonosítás sávos letapogatásnál 234
10.5. Földrajzi hálózat szerkesztése 236
10.5.1. A hálózat előállítása centrális leképezésnél 236
10.5.2. A hálózat előállítása sávos letapogatásnál 237
10.6. Koordináta transzformációk 238
10.7. Elmozdulásszámítás (követés) 241
10.8. Meteorológiai műholdtáviratok 242
10.8.1. Az USA meteorológiai műholdtávirata (TBUS) 243
10.8.2. A szovjet meteorológiai műholdtávirat (FANAS) 247
11. METEOROLÓGIAI MŰHOLDSOROZATOK 251
11.1. Előzmények 251
11.2. TIROS kísérleti műholdsorozat 254
11.3. ESSA sorozat, TOS-rendszer
11.4. Nimbus műholdak 258
11.5. NOAA (ITOS) sorozat 260
11.6. Meteorológiai Kozmosz műholdak 263
11.7. METEOR sorozat 265
11.7.1. METEOR operatív műholdak 265
11.7.2. METEOR kísérleti műholdak 265
11.7.3. METEOR-II sorozat 266
11.8. Geostacionárius meteorológiai műholdak 266
11.8.1. ATS műholdcsalád 266
11.8.2. SMS, GOES sorozat 268
11.8.3. GMS (Himawari) sorozat 270
11.8.4. Geostacionárius meteorológiai műholdrendszer 270