دور الأقمار الصناعية في الأرصاد الجوية

تعتبر الأقمار الصناعية من أهم الأدوات التي تحتوي على مستشعرات وكاميرات وأجهزة إلكترونية متقدمة، تمكنها من جمع البيانات حول كوكب الأرض. تلعب الأقمار الصناعية دورًا محوريًا في مجال الأرصاد الجوية، حيث توفر معلومات دقيقة تساهم في توقع الأحوال الجوية لمدة تتراوح بين 10 إلى 12 يومًا. ومن أبرز استخداماتها:

• مراقبة الطبقات العليا من الغلاف الجوي

تشمل هذه المراقبة تحليل مستويات الغبار الجوي والغازات الدفيئة، بالإضافة إلى رصد الطاقة ومراقبة طبقة الأوزون.

• رصد المكونات الأساسية للمناخ

تقوم الأقمار الصناعية بقياس درجة الحرارة، الرطوبة، سرعة واتجاه الرياح، فضلاً عن كثافة الغيوم والتعرف على أنواعها وخصائصها.

• رصد النشاطات الطبيعية والصناعية الكبيرة على سطح الأرض

تساعد الأقمار الصناعية في رصد الظواهر الطبيعية مثل الانفجارات البركانية وحرائق الغابات، مما يوفر صورًا دقيقة لمواقع الكوارث وشدتها وما يرتبط بها من بيانات حيوية.

• الرصد المعلوماتي للمكونات الطبيعية المرتبطة بالأرض والبحر

تقدم معلومات شاملة عن الثلوج، ورصد القطبين، فضلاً عن معطيات بحرية تتعلق بمستويات سطح البحر، الملوحة، والتيارات البحرية.

• المساعدة في تجنب الكوارث الطبيعية الناتجة عن الظواهر الجوية المتطرفة

من خلال توقع الفيضانات، موجات الحر، والجفاف، وتمكّن هذه التوقعات من اتخاذ التدابير اللازمة والاحتياطات لتقليل آثارها السلبية قبل حدوثها بوقت كافٍ.

ميزات الأقمار الصناعية للأرصاد الجوية

تتميز الأقمار الصناعية المخصصة للأرصاد الجوية بعدد من الخصائص التي تسهم في جمع بيانات دقيقة عن كوكبنا، وتتضمن ما يلي:

• تدور هذه الأقمار حول الأرض في مدارات ثابتة، مما يسمح للأجهزة المثبتة عليها بالعمل بكفاءة عالية، حيث تستشعر الضوء والطاقة الحرارية من الغلاف الجوي والأسطح الأرضية.
• تمتاز بقدرتها على تغطية مساحات واسعة من الكرة الأرضية في الوقت نفسه، مما يوفر معلومات دقيقة حول الأحوال الجوية في البحار، المحيطات، والمناطق اليابسة.
• تُستقبل البيانات من الأقمار الصناعية باستخدام أجهزة استقبال خاصة تحول هذه المعلومات إلى بيانات قابلة للتحليل.
• ترسل الأقمار صورًا دقيقة ومعلومات عن الحالة الجوية، وتستطيع تحديد درجات الحرارة والرطوبة على مستويات مختلفة من الغلاف الجوي، فضلًا عن الكشف عن الجسيمات النشطة في الفضاء.

أنواع الأقمار الصناعية الخاصة بالأرصاد الجوية

تنقسم الأقمار الصناعية المستخدمة في الأرصاد الجوية إلى نوعين رئيسيين، يتم تصنيفهما بناءً على مداراتهما حول الأرض:

• أقمار الرصد البيئية ذات المدارات الثابتة (Geostationary Orbiting Environmental Satellites – GOES)

تقدم هذه الأقمار صورًا مستمرة على مدى 24 ساعة لمنطقة معينة، حيث تدور فوق نقطة واحدة بالقرب من خط الاستواء على ارتفاع 36,000 كيلومتر، وتقوم بإرسال الصور المستخدمة في النشرات الجوية.

• أقمار الرصد البيئي ذات المدارات القطبية (Polar Orbiting Environmental Satellites – POES)

تدور هذه الأقمار في مدار دائري قطبي، ويكون ارتفاعها أقل من أقمار الرصد الثابتة، مما يمكنها من جمع معلومات من الطبقات الجوية المختلفة. قادرة على رصد الكرة الأرضية مرتين يوميًا، وتقديم معلومات مهمة عن مجموعة من الظواهر الطبيعية، لكنها أقل فائدة في الأرصاد الجوية مقارنة بنظيرتها الثابتة.

أنواع الصور الملتقطة بواسطة الأقمار الصناعية

توفر الأقمار الصناعية نوعين من الصور:

• صور مرئية

تعكس الصور المرئية سطح الأرض كما تم رؤيته بالعين المجردة. ونظراً لعدم توفر الضوء المرئي خلال الليل، يتم استخدام النوع الآخر من الصور.

• صور الأشعة تحت الحمراء

تعتمد هذه الصور على مستشعرات الأشعة تحت الحمراء التي تتمكن من استشعار الحرارة المنبعثة من السحب.

تاريخ تطور الأقمار الصناعية

عانت العديد من المناطق من ظواهر مناخية متطرفة، مما دفع العلماء إلى البحث بجدية عن سبل لتحسين التحذيرات المسبقة قبل حدوث الكوارث. وفيما يلي لمحة عن تاريخ هذه التطورات:

• في أوائل القرن العشرين

شرعت الحكومة الأمريكية في استخدام الطائرات إلى جانب شبكة راديو لجمع قياسات الغلاف الجوي، بما في ذلك استخدام المناطيد، ومع ذلك كانت البيانات المتاحة محدودة.

• في عام 1946م

تم التقاط أول صورة للأرض من الفضاء بواسطة كاميرا موضوعة على صاروخ.

• في الأول من نيسان عام 1960م

أيضًا، تم إطلاق أول قمر صناعي (TIROS) من قبل وكالة ناسا من ولاية فلوريدا، والذي استخدم لتسجيل الصور باستخدام نظام الأشعة تحت الحمراء وصوّر بعدة كاميرات.

• بين عامي 1964م – 1978م

تم إطلاق 7 أقمار صناعية في سلسلة (NIMBUS)، وكان من أبرزها NIMBUS 3، الذي قام برصد درجة الحرارة، والرطوبة، وبخار الماء، بالإضافة إلى أدوات قياس طيفية مثل مطياف الأشعة تحت الحمراء (SIRS) ومقياس طيف التداخل بالأشعة تحت الحمراء (IRIS).