Die neuesten Sturmbeobachtungssatelliten der NASA haben ihre ersten Bilder von Hurrikanen gesammelt und bieten Wissenschaftlern ein neues Werkzeug, um das Innenleben von Stürmen über kürzere Zeiträume zu verstehen.
Daten aus der TROPICS-Mission– kurz für Time-Resolved Observations of Precipitation structure and Storm Intensity with a Constellation of Smallsats – wird Wetterforschern dabei helfen, mehr über die Umweltfaktoren zu erfahren, die zur Struktur und Intensität von Hurrikanen beitragen. Solche Informationen könnten sich für NOAA, das US Joint Typhoon Warning Center und internationale Agenturen, die für die Entwicklung von Hurrikan-, Taifun- und Zyklonvorhersagen verantwortlich sind, als nützlich erweisen.
„Da Gemeinden auf der ganzen Welt die zunehmenden Auswirkungen der zunehmenden Extremwetterlagen zu spüren bekommen, war es noch nie so wichtig, zeitnahe Daten an diejenigen weiterzugeben, die sie am dringendsten benötigen, um Lebensunterhalt und Leben zu retten“, sagte NASA-Administrator Bill Nelson. „TROPICS wird wichtige Informationen für Prognostiker liefern und uns allen helfen, uns besser auf Hurrikane und tropische Stürme vorzubereiten.“
Ende Juni 2023 erfasste die TROPICS-Mission Daten für Bilder der ersten genannten Stürme der Hurrikansaison im Ostpazifik. Hurrikan Adrian entwickelte sich nahe der Westküste Mexikos, wich jedoch vom Land ab. Die Animationen und Standbilder zeigen die Entwicklung der Sturmwolken vom Morgen des 28. Juni bis zum Nachmittag des 29. Juni. (Die gezeigten Bilder wurden aus fast zwei Dutzend Bildern zusammengestellt, die in dieser Zeit von den Satelliten aufgenommen wurden.) In der Nähe entwickelte sich Beatriz zu einem Tropensturm, sichtbar auf diesen Bildern als weniger organisierte Wolken näher an der Küste.
TROPICS ist eine Konstellation aus vier identischen CubeSats zur Beobachtung tropischer Wirbelstürme. Die kostengünstigen, milchkartongroßen Satelliten wurden im Mai 2023 von Rocket Lab gestartet. Jeder TROPICS CubeSat enthält ein Mikrowellenradiometer, das Daten über 12 Kanäle sammelt, um Temperaturen, Feuchtigkeit und Niederschlag um und innerhalb eines Sturms zu erfassen.
Die Bilder in der Animation wurden aus Daten erstellt, die von einem einzelnen Kanal (205 Gigahertz) gesammelt wurden, der empfindlich auf Eis in den Wolken reagiert. Jede Szene zeigt Helligkeitstemperatur; Das heißt, die Intensität der bei dieser Kanalfrequenz erkennbaren Strahlung, die sich von den Wolkenschichten nach oben und in Richtung der Satelliten bewegt.
Diese Animation zeigt die Entwicklung des Hurrikans Adrian zwischen 8:31 Uhr Ortszeit am 28. Juni 2023 und 16:18 Uhr Ortszeit am 29. Juni 2023. Die Daten für die Animation wurden von der TROPICS-Mission, der neuesten Sturmkonstellation der NASA, erfasst -Satelliten beobachten. Bildnachweis: Bilder des NASA Earth Observatory von Lauren Dauphin, unter Verwendung der vom TROPICS-Team bereitgestellten Daten
Kalte Helligkeitstemperaturen (blau) stellen Strahlung dar, die von Eispartikeln in den Gewitterwolken gestreut wurde. Je kälter die Temperatur, desto mehr Eis befindet sich wahrscheinlich in einer Säule der Atmosphäre. Eis in den Wolken ist ein Hinweis auf eine intensive Bewegung von Wärme und Feuchtigkeit (Konvektion) in einem Sturm, bemerkte Will McCarty, Programmwissenschaftler für TROPICS und Programmmanager für Wetter und atmosphärische Dynamik im NASA-Hauptquartier.
Scott Braun, Forschungsmeteorologe am Goddard Space Flight Center der NASA und Projektwissenschaftler für TROPICS, erklärte, dass in den Helligkeitstemperaturdaten beobachtete Muster Aufschluss über die Position von Regenbändern, die Intensität der Konvektion und darüber geben können, ob der Sturm ein Auge gebildet hat und wie Diese Strukturen verändern sich im Laufe der Zeit. Alle sind wichtig, um zu verstehen, wie sich Stürme entwickeln werden.
„Strukturelle Veränderungen der Helligkeitstemperatur können uns dabei helfen, zu erkennen, ob sich ein Sturm verstärkt oder abschwächt“, sagte Patrick Duran, stellvertretender Programmanwendungsleiter der Mission am Marshall Space Flight Center der NASA. Diese strukturellen Veränderungen sind in Naturfarbbildern, die hauptsächlich die Wolkenoberseiten zeigen, weniger deutlich zu erkennen. Und einige Merkmale, wie zum Beispiel das Auge, tauchen oft in Mikrowellenbildern auf, bevor sie von Infrarotsensoren anderer Satelliten erkannt werden.
Ähnliche Mikrowellenmessungen können mit anderen Satelliten durchgeführt werden, beispielsweise mit der Mission Global Precipitation Measurement (GPM). TROPICS hat jedoch einen Zeitvorteil. Während die Umlaufbahnen der meisten Wissenschaftssatelliten die Beobachtung eines Sturms nur alle sechs bis zwölf Stunden ermöglichen, können die erdnahe Umlaufbahn und mehrere Satelliten von TROPICS etwa einmal pro Stunde Sturmaufnahmen ermöglichen. Das ist ein großer Vorteil, wenn man versucht, einen sich schnell entwickelnden Sturm zu verstehen.
„Die hochkarätigen Beobachtungen von TROPICS zeigen detaillierte Strukturen im inneren Auge und in den Regenbändern tropischer Wirbelstürme“, sagte William Blackwell, der Hauptforscher der Mission am Lincoln Laboratory des MIT. „Die von TROPICS bereitgestellten, schnell aktualisierten Daten zeigen auf einzigartige Weise die dynamische Entwicklung der Sturmstruktur und der Umweltbedingungen.“
Einige dieser strukturellen Veränderungen werden in den Animationen und Bildserien deutlich. Das erste Bild der Animation zeigt das sich entwickelnde Auge des Sturms, sichtbar als wärmeres Gebiet, umgeben von kühleren Gebieten, verbunden mit Wolken und ausfallendem Eis. Ungefähr zur Zeit dieses Bildes hatte das National Hurricane Center der NOAA Adrian kürzlich von einem tropischen Sturm zu einem Hurrikan der Kategorie 1 eingestuft. Er verstärkte sich weiter und blieb während dieser Bildserie ein Sturm der Kategorie 1.
Im zweiten Bild weist eine geringere Abdeckung kühler Temperaturen auf eine schwächere Konvektion hin, insbesondere in der Augenwand. Im dritten Bild zeigt die Augenwand eine stärkere Konvektion und das Auge erscheint kleiner, was oft der Fall ist, wenn ein Sturm stärker wird. Im fünften Bild ist südlich des Auges eine starke Konvektion erkennbar, auf der Nordseite hat sich ein neues Regenband entwickelt und das Auge erreicht seine kleinste Größe, die in der Bildserie zu sehen ist.