Den 18 nov. 2017, National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) och NASA lanserade Joint Polar Satellite System, den första i en avancerad serie vädersatelliter i polaromlopp.

Den nya satelliten, namnet NOAA-20 efter lanseringen, fortsätter ett arv av att ge forskare och medborgare över hela världen fri tillgång till väderdata som de samlar in – utan begränsningar eller kryptering.

I årtionden, världens meteorologiska satellitgemenskap har agerat enligt en policy för fritt delad data. Det representerar en filosofi och modell för samarbete som först främjades av USA och antogs av globala satellitbyråer, som består oavsett politisk eller nationell övertygelse.

Det är också ett arv och en filosofi med rötter som går tillbaka årtionden till University of Wisconsin–Madison Space Science and Engineering Center och Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies.

"Vi på SSEC och CIMSS är mycket stolta över vår del i att etablera och främja detta världssamhällets tillvägagångssätt för bättre förståelse och förutsägelse av väder och klimat, " säger SSEC-forskaren Liam Gumley.

Bättre prognos med NOAA-20

I början av 1980-talet forskare vid SSEC utvecklade några av de första mjukvaruverktygen för att bearbeta data från instrument på NOAA:s tidiga polaromloppssatellitserie känd som TIROS.

I dag, Gumley specialiserar sig på att ta emot och bearbeta data från satelliter som NOAA-20 för användning av alla från andra forskare och meteorologer till allmänheten.

NOAA-20-satelliten designades för att cirkla runt planeten 14 gånger varje dag. Från sin låga bana drygt 500 miles över jorden, den samlar in högupplösta data i på varandra följande sträckor för att konstruera en bild av planeten två gånger dagligen.

Satelliten ansluter sig till sin föregångare, Suomi NPP (uppkallad efter SSEC:s grundare, avlidne professor Verner Suomi), samt satelliter som drivs av andra länder, vid viktiga mätningar av jordens miljö, utgör ryggraden i det globala observationssystemet genom att leverera detaljerad information om tillståndet i planetens atmosfär, land och hav.

Gumley och hans team, andra forskare vid SSEC, och forskare över hela världen använder NOAA-20:s data på tre olika sätt:för att förbättra prognoser; att hjälpa till med beslutsfattande i realtid; och att analysera globala miljöprocesser under längre perioder.

Att förbättra prognoserna är avgörande för forskare som Gumley, vem noterar att medan väderballonger, flygplan, markbaserade instrument och andra källor tillhandahåller data som matas in i väderprognosmodeller, "överlägset, den viktigaste datakällan är satellitdata, " han säger.

Data från dessa satelliter – som alla har infraröda och mikrovågssensorer ombord – är avgörande för den numeriska väderprognosen (NWP) i hjärtat av amerikanska prognoser, som utnyttjar datorns makt att köra algoritmer som behandlar massiva mängder satellitdata.

Gör satellitdata tillgängliga

Data från alla USA:s geostationära och polära miljösatelliter lagras i NOAAs CLASS-arkiv (Comprehensive Large Array-Data Stewardship System) inom cirka 10 timmar efter insamling. Vem som helst kan besöka CLASS och ladda ner dessa data.

Dock, de som är intresserade av eller behöver få data tidigare – som väderbyråer för prognosändamål – kan installera en antenn och specifik hårdvara för att ta emot data i realtid, direkt från satelliten. Inom några minuter efter digitalisering på satelliten, denna direktsändningsdata överförs till mottagare nedan.

I utvecklingsländer, där anskaffning och drift av rätt utrustning för att direkt ta emot och bearbeta data kan vara kostsamt, Gumley säger att för mindre än $1, 000 kan de köpa en liten antenn eller dator för att ta emot återsändningar från en annan källa.

För NOAA-20, den europeiska satellitbyrån EUMETSAT eller NOAA kan ta emot och bearbeta data, länka upp den till en telekommunikationssatellit, och sedan sända tillbaka den på en signal som liknar den för en digital-tv.

Återsändning sker inte direkt på SSEC, Gumley säger, men centret hjälper verkligen EUMETSAT med några av uppgifterna att sända det igen över Europa som en del av ett system som heter EUMETCast.

"Det är glädjande att se att alla pengar, expertis och hårt arbete som går till att bygga dessa system resulterar i något som delas för det globala bästa, "Säger Gumley.

Ansluta beslutsfattare med satellitdata

Data från satelliter som NOAA-20 spelar också en nyckelroll i beslutsfattande, speciellt när tiden är avgörande. Forskare som Gumley är kritiska till den strävan.

Satellitdatatjänster på SSEC tar in och arkiverar dagliga data från många satelliter. Med nästan omedelbar tillgång, Gumley och kollegor kan se och analysera satellitdataströmmar och bilder på 15 minuter eller mindre.

Faktiskt, hans team utvecklade en programvara som heter Community Satellite Processing Package (CSPP) som kan laddas ner från programmets webbplats, utan kostnad eller begränsning, syftar till att stödja beslutsprocessen i USA och göra det mer ekonomiskt för andra länder.

Som en del av en samhällsinsats, SSEC och partners har utvecklat CSPP-produkter som omvandlar digitala satellitsignaler till användbar information. Produkterna kan användas för att upptäcka bränder, få information om temperatur och vattenånga, bedöma växtlighet med mera. Data kan hjälpa till med väderprognoser och katastrofrespons.

Den omedelbarhet det ger användarna, som NOAA:s National Weather Service, gör det möjligt för dem att snabbt bedöma situationer som kan påverka den allmänna säkerheten. Till exempel, VIIRS Day/Night Band på NOAA-20 kan upptäcka nattlig dimma i dalar. Om lågnivådimma täcker en mycket färdad mellanstatlig väg, prognosmakare kan snabbt informera den statliga motorvägspatrullen eller andra relevanta myndigheter för att varna förare om minskad sikt.

Eller, konstaterar Gumley, "bränder kan upptäckas från satellitbilder, för. Om vi ​​ser en brand på en viss latitud och longitud, vi kan meddela brandskyddsmyndigheter så att de kan skicka ut personal."

Forskare använder också dessa data för att studera globala processer över en längre tidsperiod (20-30 år) för att fastställa klimattrender. Till exempel, forskare har redan bestämt att moln är en viktig variabel i den globala strålningsbudgeten. För idag, säger Gumley, frågan är:"Ser vi mer eller mindre höga moln som ett resultat av klimatförändringarna?"

NOAA-20 kommer att fortsätta dessa och andra typer av observationer som samlats in och arkiverats från tidigare generationer av satelliter under de senaste 25 åren, vilket gör identifieringen av trender mer tillförlitlig.

Dessutom, Gumleys grupp är en del av marklaget som har till uppgift att karakterisera data från NOAA-20 för dess fullständighet, giltighet, noggrannhet och konsistens. Börjar tre dagar efter lanseringen, och när sensorer ombord på rymdfarkosten slogs på, hans team har arbetat med NASA och NOAA för att säkerställa integriteten hos flera terabyte data varje dag.

"Nu när NOAA har gett klartecken, säger Gumley, "vi levererar det till NWP-centra så att de kan börja utvärdera NOAA-20-data, för."

Spåra tillbaka till Suomi NPP och sträcker sig till NOAA-20, SSEC fortsätter också att vara involverad i ett kontrakt med NASA för att skapa atmosfärprodukter som stödjer långsiktiga klimatstudier, kallad Science Investigator-led Processing Systems (SIPS). Det är den enda av sex grupper som är involverade i SIPS-utveckling som är baserad utanför NASA.

För Gumley, det är givande att arbeta i ett globalt samarbete där trots olika miljöer och platser, alla får samma data och är intresserade av att använda den för att förbättra prognoser och studera miljöförhållanden.

"Det är inte bara USA, men på grund av sitt exempel, alla stora satellitoperatörer deltar, " han säger.