Xem xét khả năng sử dụng số liệu ozone từ vệ tinh

Vệ tinh khí tượng & lĩnh vực Hố khí quyển

Xem xét khả năng sử
dụng số liệu ozone từ
vệ tinh

Đinh Bá


Mục đích của tiểu luận

1.

Nắm được những nét chung về KTVT và VTKT.

2.

Tìm hiểu ứng dụng của KTVT với lĩnh vực Hố khí quyển, đặc biệt quan tâm tới trường
Ozone.


Mục lục:
I. Một số vấn đề về KTVT và VTKT.

• Sự ra đời và phát triển của KTVT.
• Nhiệm vụ và những ứng dụng của KTVT.
• Cơ sở vật lý và những nguyên tắc trong KTVT
II. Ứng dụng của KTVT đối với hố khí quyển.

•
•

•
•

Thiết bị thám trắc Ozone
Thành phần hố học của khí quyển.
Ozone khí quyển.
Ứng dụng VTKT trong giám sát Ozone trong
KQ.

III. Một số kết luận.


1.1 Sự ra đời và phát triển của
KTVT.
• 4/10/1957 Liên xơ phóng thành cơng vệ tinh nhân
tạo đầu tiên trên thế giới “Sput-nik-1”.
• 03/01/1958 Liên xơ lạiphóng tiếp “Sput-nik-2”.
• Sự thành cơng đó của Liên xơ đã thúc ép sự ra đời
của NASA Hoa kỳ, và đẩy nhanh tiến trình nghiên
cứu chinh phục khơng gian vũ trụ.
• 02/1959 Mỹ phóng VTKT đầu tiên tuy nhiên các
thiết bị quan trắc đã gặp phải một số trục trăc.
• 01/4/1960 Mỹ đã phóng thành công “TIROS-1”,
bắt đầu truyền những ảnh mây cơ bản nhưng hữu
ích về Trái Đất. TIROS-1 được xem là VTKT đầu
tiên trên thế giới.
• Từ đó trở đi, cùng với sự phát triển của KHCN,
VTKT cũng ngày một cỉa thiện.

Các loại VTKT:
1. Vệ tinh quỹ đạo
cực

2. Vệ tinh địa tĩnh


Qu o ca 2 loi v tinh

879km
km
879

36.000 km
Quỹ đạo vệtinh địa tĩnh
Quỹđ
đạo
ạo
Quỹ
cực
vệ
tinh cực


Hệ thống vệ tinh

Hệ thống vệ tinh hiện tại


Các thiết bị cảm biến từ xa

chủ yếu của VTKT


VT quỹ đạo cực:

1. Bức xạ kế thị phổ và hồng ngoại: là thiết
bị ghi hình đối tượng bằng đo phản xạ thị phổ và
phát xạ hồng ngoại.
2. Thám trắc kế nhiệt ẩm theo chiều thẳng
đứng KQ gồm thám trắc kế bức xạ hồng ngoại và
vi sóng.
3. Tán xạ kế là thiết bị đo tốc độ và hướng
gió


VT địa tĩnh:

1. Bức xạ kế thị phổ và hồng ngoại
2. Thám trắc kế hồng ngoại


1.2 Nhiệm vụ và những ứng dụng của
KTVT

 KTVT có 2 Nhiệm vụ chính:
1.

Thu thập thơng tin về trạng thái KQ ở bề mặt trái đất và các tầng cao Khí quyển theo 1
ko gian rộng lớn

2.

Tạo lập các phương pháp sử dụng thông tin VTKT để theo dõi, phân tích các q trình
khí quyển, dự báo thời tiết và nghiên cứu khí hậu.


 Những ứng dụng:
1. Trong dự báo thời tiết cực ngắn.
2. Trong phân tích Synơp.
3. Trong dự báo thời tiết số.
4. Trong khí tượng cao khơng.
5. Trong khí tượng biển và Hải dương học
6. Trong khí tượng nơng nghiệp
7. Trong Thuỷ văn.
8. Trong hố khí quyển.
9. Trong khí hậu học và biến đổi khí hậu.
10. Trong giám sát mơi trường và thảm hoạ.


1.3 Cơ sở vật lý và những nguyên
tắc.
1. Bức xạ là cơ sở của công nghệ viễn thám. Lý
thuyết về bức xạ là một trong những phần cơ sở
vật lý quan tọng của lý thuyết vệ tinh.
2. Phổ mặt trời là sự phân bố phổ điện từ phát ra
từ mặt trời. Nó có quan hệ với sự phân bố bức
xạ điện từ như một hàm của bước sóng.
3. Hầu hết năng lượng điện từ đến được trái đất và
khí quyển đều bắt nguồn từ mặt trời.
4. Q trình tới khí quyển và Trái đất sẽ phát sinh

nhiều cơ chế tác động khác nhau. Sự phản ứng
lại những tác động này là cơ sở cho thám sát vệ
tinh.




Các thành phần của bức xạ gồm: Phát xạ, Truyền xạ, Tán xạ, Hấp thụ, và Phản xạ.

Các quá trình bức xạ trong Khí quyển, biển và đất


Truyền xạ: Thực tế không phải bức xạ truyền đi được bảo tồn, mà nó đã bị suy yếu đi do hấp
thụ và tán xạ.

Khả năng truyền bức xạ của khí quyển tiêu chuẩn


Tán xạ

: Mất mát do đổi hướng, và gây ra 1 số hiệu ứng:
1. Tạo ra ánh sáng bầu trời
2. Tạo ra độ chói của ảnh
3. Điều khiển ánh sáng phản hồi
4. Tạo ra độ tương phản của ảnh.

- Tán xạ phụ thuộc vào bước sóng và kích thước
phần tử

Các loại tán xạ

trong khí
quyển


•

- KQ hấp thụ bức xạ chủ yếu bới O2, O3, N2,
CO2, H2O, O và N. Ngoài ra NO, N2O, CO, và CH4
với 1 lượng nhỏ cũng thể hiện trên phổ hấp
thụ.
- Hấp thụ cịn có thể xẩy ra do các
xon khí, các phần tử mây và giáng thuỷ
Hấp thụ:

Khả năng hấp thụ của Hơi nước, Ozone, và CO2


•

Phản xạ: Bức xạ đên các đối tượng khác nhau sẽ bị phản hồi hay phản xạ với mức độ khác
nhau.

•

Phản xạ: phụ thuộc vào bề mặt và bước sóng ti

Bảng 2.3. Bức xạ phản chiếu qua các b ớ c sóng
Bềmặ
t

Tỷlệphản xạ
thịphổ

IR sóng ngắ
n

IR sóng dài

tuyết

cao

thấp

không

băng

trung bì
nh

thấp

không

mặ
t hồ

thấp

thấp

không

mặ
t đất

thấp

trung bì
nh

không

mây n ớ c

high

high

không

mây băng

thấp

trung bì
nh

không

bụi

trung bì
nh

trung bì
nh

không


•

Albedo là hàm của bước sóng và bề mặt


•

Với mây nó là hàm của thuộc tính mây và bước sóng


Tất cả các đối tượng mà nhiệt độ của nó
lớn hơn 00K đều phát xạ dưới dạng bức xạ
nhiệt.
- Cường độ bức xạ thay đổi theo
nhiệt độ của đối tượng phát xạ. (tỷ lệ thuận)

•

Phát xạ: -



ĐL Stefan-Boltzman đối với vật đen:

W=σT4


Với 1 đối tượng bất kỳ cường độ bức xạ thay đổi như 1 hàm của bước sóng




Nhiệt độ càng cao, thì năng lượng phát xạ càng tập trung ở vùng phổ sóng ngắn. (WIEN-1)


•

Đã không xảy ra ô nhiễm bức xạ. Vệ tinh quan trắc thấy nhiệt độ chói ban ngày và ban đêm ko
thay đổi

•

Thực tế khả năng phát xạ biến đổi theo bước sóng

Phổ vật đen chuẩn hố của Mặt trời và Trái đất

•

Nguyên tắc quan trắc vệ tinh từ không gian.

- Trong KTTV thiết bị đo và cảm biến được chia:
1. Trực tiếp
2. Gián tiếp (đo xa hay viễn thám): Thụ động và
tích cực

Tích
cực

Thụ động


µ

•

KTVT quan tâm tới bức xạ với λЄ(0,1-100μm)

0.4

0.5

10-5

10-2

3

102

Gamma

CËn IR /

Tia X Cực tím
Thịphổ
Hồngngoại phản xạ

0.6

0.7m

104

106 m

Vi sóng Radio
Hồng ngoại nhiệt

Sóng ngắ
n

Di ph in t

Sóng dài

•

Nguyên tắc dựa vào tương tác của 3 thành phần bức xạ (Phát xạ, hấp thụ, và phản xạ)

•

Nguyên tắc dựa vào đặc thù phổ của đối tượng: Mọi vật trong tự nhiên đều có 1 dấu hiệu phổ
riêng (đặc thù), nếu ta nhận biết được dấu hiệu đó thì ta có thể tách riêng được các đặc trưng
đó (Đặc tính, kích thước, hình thái tổng qt của đối tượng)