Orkanen Rita, taget den 22 september. Bildkredit: ESA. Klicka för att förstora.
När orkanen Rita tog sig in i Mexikanska golfen kunde ESA: s Envisat-satellits radar tränga igenom virvlande moln för att direkt visa hur stormen kämpar havsytan. Denna bild har sedan använts för att härleda Ritas vindfälthastigheter.
Envisat förvärvade den här bilden avancerad syntetisk aperturradar (ASAR) vid 0344 UTC den 22 september (2345 den 21 september i USA: s östra sommartid), då orkanen Rita passerade väster om Florida och Kuba. Bilden förvärvades i Wide Swath Mode med en upplösning på 150 meter. Envisats optiska Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) används också för att observera stormen under dagsljus och returnera detaljer om dess molnstruktur och tryck.
Särskilt stora vågor ses runt ögat av orkanen Rita i radarbilden. ASAR mäter ryggspridningen, som är ett mått på grovheten på havets yta. På en grundnivå betyder ljusa områden i radarbilden högre ryggspridning på grund av ytråhet. Denna ojämnhet påverkas starkt av det lokala vindfältet så att radarens backspridning kan användas i tur och ordning för att mäta vinden.
Så Center for Southeastern Tropical Advanced Remote Sensing vid University of Miami använde denna ASAR-bild för att beräkna hastigheten på orkanen Ritas ytvindvind? som visar maximal vindhastighet över 200 kilometer i timmen.
"Den mest detaljerade informationen om orkanens dynamik och egenskaper erhålls från dedikerade flygningar med orkansjägarflygplan," förklarar Hans Graber från CSTARS. ”Men dessa flyguppdrag kan inte alltid äga rum. Satellitfjärrkännande ger ett kritiskt alternativt tillvägagångssätt.
”Det är avgörande för väderprognoser att få en tillförlitlig karaktärisering av ögonväggsdimensionen och radierna för kuling- tropisk storm- och orkankraftvind för att ge skickliga prognoser och varningar. Satellitbaserade observationer kommer att underlätta bättre förståelse för orkanutveckling och intensifiering.
"Radarbilder tränger igenom molnen och kan lätt upptäcka ögonersättningscykeln för orkaner som är föregångare för ytterligare intensifiering."
Rita var en högsta kategori fem på Saffir-Simpson Hurricane Scale när ASAR-bilden förvärvades. När det fortsätter västerut genom Mexikanska golfen har det försvagats till en fortfarande farlig kategori fyra. Rita förväntas göra landfall på Gulf Coast under morgonen den 24 september.
ERS-2 går med i Rita-observationer
Samma dag förvärvade Envisat sin ASAR-bild av Rita, dess syster rymdskepp ERS-2 gjorde också kompletterande observationer av orkanens underliggande vindfält med sin radarspridometer.
Det här instrumentet fungerar genom att avfyra en trio av högfrekventa radarstrålar ner till havet och analysera sedan mönstret för ryggspridning som reflekteras igen. Vinddrivna krusningar på havets yta modifierar radarspridningen, och när energin i dessa krusningar ökar med vindhastigheten, så ökar också backspridningen. Scatterometer-resultat möjliggör mätning av inte bara vindhastigheten utan också riktning över vattenytan.
Vad som gör ERS-2: s scatterometer särskilt värdefull är att dess C-band-radarfrekvens nästan påverkas inte av kraftigt regn, så att den kan returnera användbar vinddata även från hjärtat av de hårdaste stormarna? och är den enda spridningsmätaren av denna typ för närvarande i omloppsbana.
ERS-2 Scatterometer-resultaten för orkanen Rita som ses här har behandlats av Royal Dutch Meteorological Institute (KNMI). De samlas också rutinmässigt av European Center for Medium-Range Weather Forecasting (ECMWF) i sina avancerade numeriska modeller som används för meteorologiska förutsägelser.
"Scatterometerdata från ERS-2-plattformen ger högkvalitativ vindinformation i närheten av tropiska cykloner", säger Hans Hersbach från ECMWF. "För en orkan som Rita gör kombinationen av sådana observationer med [in-situ] dropsonde-data analyssystemet vid ECMWF att producera en förbättrad prognos."
Ett annat Envisat-instrument som kallas Radar Altimeter-2 använder radarpulser för att mäta havsytans höjd (SSH) till en noggrannhet på några centimeter.
Radar-altimetri nära realtid är ett kraftfullt verktyg för att övervaka en orkans framsteg och förutsäga dess potentiella påverkan. Detta beror på att anomalier i SSH kan användas för att identifiera varmare havsfunktioner som varma kärnringar, virvel och strömmar.
US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) använder Envisat RA-2-resultat tillsammans med de från andra rymdburna höjdmätare för att kartlägga sådana regioner av 'tropisk cyklonvärmepotential' (TCHP) och förbättra noggrannheten i Hurricane Rita-prognoser.
Observera orkaner
En orkan är i princip en stor, kraftfull storm centrerad kring en zon med extremt lågt tryck. Stark ytavind på låg nivå och band med intensiv nederbörd kombinerar starka uppdateringar och utflöden av fuktig luft i högre höjder, med energi som frigörs som regniga åskväder.
Envisat bär både optiska instrument och radarinstrument, vilket gör det möjligt för forskare att observera molnstrukturen med hög atmosfär och tryck i det synliga och infraröda spektrumet, samtidigt som de använder radarspridare för att mäta havsytans grovhet och därmed härleda vindfälten precis ovanför den.
Dessa vindar som konvergerar på stormens lågtrycksöga är det som i slutändan bestämmer de spiralformade molnmönstren som är karakteristiska för en orkan.
Ytterligare Envisat-instrument kan användas för att ta temperaturen i det varma havsvattnet som driver stormar under den årliga atlantiska orkansäsongen, tillsammans med havshöjdavvikelser relaterade till varma övre havsfunktioner.
Originalkälla: ESA News Release
Här är några orkanbilder.
