GeoXO サウンダー (GXS)

NOAA は、GeoXO 衛星システムの一部としてハイパースペクトル赤外線測深装置を含めることを計画しています。 GeoXO Sounder (GXS) は、大気中の湿気、風、気温の垂直分布に関するリアルタイムの情報を提供します。 サウンダーはカメラのようなデバイスで、その検出器は多数の微細な範囲の赤外線波長または帯域を感知します。 GXS は、現在の方法よりもはるかに高い頻度で、対流圏 (気象が発生する大気の最低レベル) のリアルタイム データを提供します。 これは、高度ごとに大気中の温度と湿度を推定し、大気のプロファイルを作成するために使用されます。 この機器は風力場の推定値も提供します。

赤外線は、電磁スペクトルの可視部分とマイクロ波部分の間にあり、大気の層のように、物体がどれほど熱いか冷たいかを示します。 人間の目には見えません。 赤外線カメラは、熱または熱エネルギー (この場合は大気による) を高精度で検出し、温度差、つまり、地面や雲から放射される赤外線が二酸化炭素に吸収されずにどれだけ測深機に到達するかを検出します。 、水蒸気、その他の大気成分が途中で発生します。 この機器は赤外線の読み取り値を電子信号に変換し、私たちの目で解釈できる画像に処理します。 解釈を容易にするために、異なる温度には異なる明るさまたは偽色が割り当てられます。

NOAA は現在、極から極へ周回して 1 日 1 回、ある地域の上空を飛行する極軌道衛星に測深機を搭載しています。 これらの機器は、静止宇宙船のほぼ一定の目を提供するものではありません。 NOAA は前世代の GOES 衛星でマルチスペクトル測深機を飛行させましたが、米国はまだ静止軌道上でハイパースペクトル赤外線測深機を飛行させていません。 従来の GOES サウンダーには 18 スペクトル バンドしかありませんでしたが、次世代では 1,550 以上のバンドが存在します。

静止軌道から対流圏界面から地表までの大気柱に関する温度と湿度の情報を取得すれば、気象予報士は天気が起こる大気の挙動について洞察が得られ、より適切な予報を立てるのに役立ちます。 これには、対流の場所をより正確に予測するための大気の不安定性の推定が含まれます。

現在、気象学者と気象モデルは航空機、気象観測気球、地球低軌道衛星に依存しています。 航空機と気象観測気球は、エリアの範囲と時間に制限があります。 GXS は、既存の地球低軌道衛星と比較して、米国上空の大気検知能力を 10 倍向上させ、嵐の追跡と嵐の強さの監視、および火災の挙動と煙の輸送の予測を改善します。

GXS データは高度な数値気象予測モデルにフィードを与え、短期の悪天候予測を改善します。 気象災害が悪化し続ける中、激しい嵐、竜巻、ハリケーンの予測とナウキャスティングの改善への投資が重要です。 静止軌道からの毎時測深データは、米国上空の予測誤差を削減し、米国地域の予測を最大 40% 改善し、世界全体の予測に 2.5 日程度の恩恵をもたらすことが期待されています。

GXS は、温度と湿度の垂直変化を測定します。大気のプロファイルを確認することが、対流を予測する鍵となります。 この機器は、鉄砲水や竜巻などの悪天候を発生時に検出して追跡し、予報官が住民に避難するよう警告するまでの時間を長くするのに役立ちます。

気温と湿度の情報により、気象予報士は対流と降水量について新たな洞察を得ることができます。 GXS データを使用すると、これらの要因を長期にわたって監視できるようになり、予測モデルに組み込まれると、風の予測が改善される可能性があります。

30 分ごとのスキャンと現在の測深機よりも高い解像度により、データ収集から数時間以内に天気予報を提供できる可能性があります。

ハリケーンのシーズン中、ハリケーン ハンターの航空機は、ドロップゾンデというパラシュートを備えた円筒形の計器を使用し、飛行機から地表に落下する際の温度と圧力を測定します。 航空機は 8 時間以上の飛行中にドロップゾンデを発射することができます。 GXS は、間隔ではなくほぼ連続的な大気のプロファイルを提供し、熱帯低気圧がどのように移動し、強まるか弱まるかについての理解を深めます。 実際、ハリケーンの進路と強さの予測は両方とも、地球の他の地域で GXS のようなデータを使用して改善されています。

GXS は、着氷の可能性、大気のさまざまなレベルでの風速と風向を含む大気条件をリアルタイムで監視し、対応することで、航空会社がコストのかかる乱気流をより適切に回避できるようにします。 GXS は、航空機の乱気流を示す可能性があるウィンド シアーも検出できます。

GXS データは気象予測モデルを強化し、現在可能であるよりもさらに遠い将来の悪天候を予測します。

GXS は、人間の健康を改善するためにいくつかの重要な微量ガスを監視するのに役立ちます。 これらには、少なくともオゾン、アンモニア、亜酸化窒素、一酸化炭素が含まれます。

静止ハイパースペクトル赤外線測深観測の利点について詳しくは、NOAA の技術レポート「静止広域観測 (GeoXO) ハイパースペクトル赤外線測深値評価レポート」をご覧ください。

2021年9月21日、NASAはGXSフェーズA研究の実施先として、コロラド州ボールダーのBall Aerospace & Technologies Corporationとインディアナ州フォートウェインのL3Harris Technologies Inc.を選択した。 各社は静止測深機の定義段階の研究を実施し、2022年12月に最終報告書を提出した。

これらの研究の結果は、GXS 機器開発契約の性能要件を設定するために使用されました。 NASAは2022年2月10日にGXS開発の提案募集を公表した。NASAは2023年8月下旬にGXSの開発請負業者を選定する予定だ。

このページの情報は、GeoXO プログラムの開発に伴い変更される可能性があります。