Nowy czujnik umieszczony na pokładzie należącego do NASA satelity Terra rozpoczął zbieranie najdokładniejszych jak do tej pory pomiarów temperatury powierzchni wody morskiej przez cały dzień na teranie całego globu. Ten skomplikowany termometr kosmiczny to Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). Przy jego pomocy naukowcy rozszerzyć swoje badania nad wpływem oceanów i atmosfery na pogodę, a także klimat.
Porównując temperatury uzyskane za pomocą MODIS z pomiarami wykonanymi z pokładów statków i boi, oszacowano dokładność pomiarów instrumentu na 0,25 stopnia. To przeszło dwa razy lepszy wynik niż poprzedniego satelity, a dokładność poniżej 0,5 stopnia była celem oceanologów od dziesięcioleci.
Naukowcy potrzebują dokładnych danych o temperaturze oceanów, gdyż tego wymaga komputerowy model klimatu Ziemi. Przez ostatnie 30 lat odkryto zaburzenia klimatu, które są związane ze zmianą temperatury wód oceanicznych, takie jak El Nino, La Nina czy Oscylację Ciepłego Basenu Pacyficznego. Nie określono jednak czy są to rzeczywiście zaburzenia, czy naturalna własność klimatu.
„Kiedy obserwujemy przejawy różnych procesów, potrzebujemy dokładności nawet 0,1 do 0,2 stopnia, aby ocenić zmiany temperatury w skali roku czy dekady. Żeby dokładnie określić mechanizm tych zmian potrzebujemy wielkiej precyzji pomiarów” – mówi Otis Brown z Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science, profesor meteorologii i fizyki oceanów na Uniwersytecie w Miami.
Dane uzyskane przez MODIS będzie można wykorzystać do przewidywań zjawisk takich jak El Nino i La Nina. Aby móc ocenić, w jakim stopniu te anomalie w temperaturze wody wpłyną na pogodę na świecie, potrzeba precyzji sięgającej przynajmniej jednej dziesiątej wielkości zaburzenia.
W przypadku El Nino, część Pacyfiku jest o około 2-3 stopni cieplejsza niż zazwyczaj, a podczas La Nina o około 1-2 stopni chłodniejsza. Dlatego MODIS może dostarczyć danych pozwalających na wcześniejsze przewidzenie skali zjawiska.
Na zdjęciu przedstawiono temperatury powierzchni wody morskiej w okresie od 2 do 9 czerwca 2001 roku. Pomiarów dokonał instrument MODIS znajdujący się na pokładzie satelity Terra. Zimne wody mają kolor od czarnego do zielonego, a cieplejsze stopniowo niebieski, fioletowy, czerwony, żółty aż do białego.
MODIS może też lepiej niż jego poprzednicy mierzyć temperaturę wody w rejonach tropikalnych. Wcześniejszym instrumentom bardzo przeszkadzała duża wilgotność atmosfery tropików. Dzięki technice pomiarów zastosowanych w instrumencie MODIS, lepiej „widzi” on przez atmosferę.
Tak jak wszystkie radiometry umieszczone w przestrzeni kosmicznej, MODIS mierzy energię promieniowania podczerwonego unoszącą się nad powierzchnią oceanów. Sygnał ten jest jednak zmieniany przy przechodzeniu przez atmosferę, a skala zmiany zależy od jej składu chemicznego.
Chmury, zamglenie, pył, dym, wszystkie te czynniki wpływają na dokładność pomiaru temperatury wody morskiej. A para wodna, obficie występująca w powietrzu nad tropikami szczególnie silnie pochłania promieniowanie podczerwone i odbija je spowrotem w kierunku powierzchni Ziemi.
Instrument MODIS jest wyczulony na 5 różnych długości fali, „kanałów” przesyłu informacji. Zarówno w dzień jak i w nocy, czujniki MODIS mierzą energię promieniowania w paśmie o szerokości 12 mikronów, a potem porównują ją z energią pasma 11 mikronów. To pozwala naukowcom określić, w jakim stopniu atmosfera wpływa na sygnał i poprawić dane.
Ponieważ obecności dużej ilości pary wodnej te dwa kanały nie wystarczają, MODIS posiada również trzy dodatkowe kanały o zakresie od 3,5 do 4 mikronów, za pomocom których mierzy temperaturę powierzchni wody w nocy. Jest to pierwszy tego typu instrument posiadający te kanały.
Satelita Terra został wystrzelony 18 grudnia 1999 roku. Jest satelitą Earth Observing System, systemu, który jest częścią prowadzonego przez NASA Earth Science Enterprise, długoterminowego programu, którego celem jest ocenienie wpływu człowieka i zmian naturalnych na środowisko Ziemi.
