Satellite temperature measurements
ઉપગ્રહ તાપમાન માપન એ વિવિધ ઊંચાઈઓ પર વાતાવરણના તાપમાન તેમજ ઉપગ્રહો દ્વારા રેડિયોમેટ્રિક માપનમાંથી મેળવેલા સમુદ્ર અને જમીનની સપાટીના તાપમાનનું અનુમાન છે. આ માપનો ઉપયોગ હવામાનના મોરચાને શોધવા, અલ નીનો-દક્ષિણી ઓસિલેશનનું નિરીક્ષણ કરવા, ઉષ્ણકટિબંધીય ચક્રવાતોની તાકાત નક્કી કરવા, શહેરી ગરમીના ટાપુઓનો અભ્યાસ કરવા અને વૈશ્વિક આબોહવાનું નિરીક્ષણ કરવા માટે થઈ શકે છે. હવામાન ઉપગ્રહોમાંથી થર્મલ ઇમેજિંગ દ્વારા જંગલની આગ, જ્વાળામુખી અને ઔદ્યોગિક હોટ સ્પોટ્સ પણ મળી શકે છે. હવામાન ઉપગ્રહો તાપમાનને સીધું માપતા નથી. તેઓ વિવિધ તરંગલંબાઇના પટ્ટામાં તેજને માપે છે. 1978 થી નેશનલ ઓશનિક એન્ડ એટમોસ્ફેરિક એડમિનિસ્ટ્રેશન પર માઇક્રોવેવ સાઉન્ડિંગ એકમો (એમ. એસ. યુ.) ધ્રુવીય ભ્રમણકક્ષાના ઉપગ્રહોએ વાતાવરણીય ઓક્સિજનમાંથી ઉપર જતા માઇક્રોવેવ રેડિયેશનની તીવ્રતાને માપી છે, જે વાતાવરણના વ્યાપક ઊભી સ્તરોના તાપમાન સાથે સંબંધિત છે. દરિયાની સપાટીના તાપમાનને લગતા ઇન્ફ્રારેડ કિરણોત્સર્ગના માપન 1967 થી એકત્રિત કરવામાં આવે છે. સેટેલાઇટ ડેટાસેટ્સ દર્શાવે છે કે છેલ્લા ચાર દાયકાઓમાં ટ્રોપોસ્ફિયર ગરમ થયું છે અને સ્ટ્રેટોસ્ફિયર ઠંડુ થયું છે. આ બંને વલણો ગ્રીનહાઉસ વાયુઓની વધતી વાતાવરણીય સાંદ્રતાના પ્રભાવ સાથે સુસંગત છે. માપન ઉપગ્રહો તાપમાનને સીધું માપતા નથી. તેઓ વિવિધ તરંગલંબાઇના પટ્ટામાં તેજને માપે છે, જે પછી તાપમાનના પરોક્ષ તારણો મેળવવા માટે ગાણિતિક રીતે ઊંધું હોવું જોઈએ. પરિણામી તાપમાન રૂપરેખાઓ કિરણોત્સર્ગમાંથી તાપમાન મેળવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિઓની વિગતો પર આધારિત છે. પરિણામે, સેટેલાઇટ ડેટાનું વિશ્લેષણ કરનારા વિવિધ જૂથોએ તાપમાનના અલગ-અલગ ડેટાસેટ્સ તૈયાર કર્યા છે. ઉપગ્રહ સમય શ્રેણી એકરૂપ નથી. તે સમાન પરંતુ સમાન ન હોય તેવા સેન્સરવાળા ઉપગ્રહોની શ્રેણીમાંથી બનાવવામાં આવ્યું છે. સેન્સર પણ સમય જતાં બગડતા જાય છે, અને ભ્રમણકક્ષાના પ્રવાહ અને ક્ષય માટે સુધારા જરૂરી છે. પુનઃનિર્મિત તાપમાન શ્રેણી વચ્ચે ખાસ કરીને મોટા તફાવતો થોડા સમયે થાય છે જ્યારે ક્રમિક ઉપગ્રહો વચ્ચે થોડો અસ્થાયી ઓવરલેપ હોય છે, જે આંતર કેલિબ્રેશનને મુશ્કેલ બનાવે છે. ઇન્ફ્રારેડ માપન સપાટીના માપન ઇન્ફ્રારેડ કિરણોત્સર્ગનો ઉપયોગ સપાટીના તાપમાન ("વિંડો" તરંગલંબાઇનો ઉપયોગ કરીને જેમાં વાતાવરણ પારદર્શક હોય છે) અને વાતાવરણના તાપમાન (તરંગલંબાઇનો ઉપયોગ કરીને જેના માટે વાતાવરણ પારદર્શક નથી, અથવા ઇન્ફ્રારેડ બારીઓમાં વાદળોના ટોચના તાપમાનને માપવા) બંનેને માપવા માટે થઈ શકે છે. સામાન્ય રીતે થર્મલ ઇન્ફ્રારેડના માપન દ્વારા સપાટીના તાપમાનને પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા ઉપગ્રહોને વાદળ મુક્ત પરિસ્થિતિઓની જરૂર પડે છે. કેટલાક ઉપકરણોમાં કેનેડિયન એસ. સી. આઈ. એસ. એ. ટી.-1 ઉપગ્રહ પર એડવાન્સ્ડ વેરી હાઈ રિઝોલ્યુશન રેડિયોમીટર (એ. વી. એચ. આર. આર.), અલોંગ ટ્રેક સ્કેનીંગ રેડિયોમીટર (એ. એ. એસ. ટી. આર.), વિઝિબલ ઇન્ફ્રારેડ ઇમેજિંગ રેડિયોમીટર સ્યુટ (વી. આઈ. આર. એસ.), એટમોસ્ફેરિક ઇન્ફ્રારેડ સાઉન્ડર (એ. આઈ. આર. એસ.) અને એસીઈ ફોરિયર ટ્રાન્સફોર્મ સ્પેક્ટ્રોમીટર (એ. સી. ઈ.-એફ. ટી. એસ.) નો સમાવેશ થાય છે. હવામાન ઉપગ્રહો 1967 થી દરિયાની સપાટીના તાપમાન (એસ. એસ. ટી.) ની માહિતીનું અનુમાન કરવા માટે ઉપલબ્ધ છે, જેમાં 1970 દરમિયાન પ્રથમ વૈશ્વિક સંયોજનો જોવા મળ્યા હતા. 1982 થી, એસ. એસ. ટી. ને માપવા માટે ઉપગ્રહોનો વધુને વધુ ઉપયોગ કરવામાં આવી રહ્યો છે અને તેની અવકાશી અને અસ્થાયી વિવિધતાને વધુ સંપૂર્ણ રીતે જોવાની મંજૂરી આપી છે. ઉદાહરણ તરીકે, 1970ના દાયકાથી અલ નીનો-સધર્ન ઓસિલેશનની પ્રગતિનું દસ્તાવેજીકરણ કરવા માટે ઉપગ્રહ દ્વારા નિરીક્ષણ કરાયેલ એસ. એસ. ટી. માં ફેરફારોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. સપાટીમાં અસમરૂપતાને કારણે જમીન પર કિરણોત્સર્ગમાંથી તાપમાનની પુનઃપ્રાપ્તિ મુશ્કેલ છે. ઉપગ્રહ છબીઓ દ્વારા શહેરી હીટ આઇલેન્ડની અસર પર અભ્યાસ હાથ ધરવામાં આવ્યો છે. ફ્રેક્ટલ તકનીકનો ઉપયોગ કરીને, વેંગ, ક્યૂ. એટ અલ. શહેરી હીટ આઇલેન્ડની અવકાશી પેટર્નની લાક્ષણિકતા. અદ્યતન ખૂબ જ ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન ઇન્ફ્રારેડ સેટેલાઇટ ઇમેજરીનો ઉપયોગ, વાદળની ગેરહાજરીમાં, જમીન સ્તરે ઠંડા મોરચાની જેમ ઘનતા વિસંગતતા (હવામાન મોરચો) શોધવા માટે કરી શકાય છે. ડ્વોરેક તકનીકનો ઉપયોગ કરીને, ઇન્ફ્રારેડ સેટેલાઇટ ઇમેજરીનો ઉપયોગ પરિપક્વ ઉષ્ણકટિબંધીય ચક્રવાતોના કેન્દ્રીય ગાઢ વાદળોના આંખ અને વાદળોના ટોચના તાપમાન વચ્ચેના તાપમાનના તફાવતને નિર્ધારિત કરવા માટે કરી શકાય છે જેથી તેમના મહત્તમ સતત પવન અને તેમના લઘુત્તમ કેન્દ્રીય દબાણનો અંદાજ લગાવી શકાય. ટ્રેક સ્કેનીંગ સાથે હવામાન ઉપગ્રહો પર સવાર રેડિયોમીટર જંગલની આગને શોધી શકે છે, જે રાત્રે તેના કરતા વધુ તાપમાન સાથે પિક્સેલ્સ તરીકે દેખાય છે. ટેરા ઉપગ્રહ પર મધ્યમ-રીઝોલ્યુશન ઇમેજિંગ સ્પેક્ટ્રોરેડિયોમીટર જંગલની આગ, જ્વાળામુખી અને ઔદ્યોગિક હોટ સ્પોટ્સ સાથે સંકળાયેલા થર્મલ હોટ સ્પોટ્સને શોધી શકે છે. એક્વા ઉપગ્રહ પર 2002માં પ્રક્ષેપિત એટમોસ્ફેરિક ઇન્ફ્રારેડ સાઉન્ડર, સપાટીના નજીકના તાપમાનને માપવા માટે ઇન્ફ્રારેડ શોધનો ઉપયોગ કરે છે. સ્ટ્રેટોસ્ફેરિક માપન સ્ટ્રેટોસ્ફેરિક તાપમાન માપન સ્ટ્રેટોસ્ફેરિક સાઉન્ડિંગ યુનિટ (એસએસયુ) સાધનોમાંથી કરવામાં આવે છે, જે ત્રણ-ચેનલ ઇન્ફ્રારેડ (આઈઆર) રેડિયોમીટર છે. આ કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાંથી ઇન્ફ્રારેડ ઉત્સર્જનને માપે છે, તેથી વાતાવરણીય અસ્પષ્ટતા વધારે છે અને તેથી તાપમાન માઇક્રોવેવ માપન કરતાં વધુ ઊંચાઈ (ઊર્ધ્વમંડળ) પર માપવામાં આવે છે. 1979 થી એન. ઓ. એ. એ. ઓપરેશનલ ઉપગ્રહો પરના સ્ટ્રેટોસ્ફેરિક સાઉન્ડિંગ એકમો (એસ. એસ. યુ.) એ નીચલા સ્ટ્રેટોસ્ફિયરની ઉપર વૈશ્વિક સ્ટ્રેટોસ્ફેરિક તાપમાનની માહિતી પૂરી પાડી છે. એસએસયુ એક દૂર-ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોમીટર છે જે 15 માઇક્રોન કાર્બન ડાયોક્સાઇડ શોષણ બેન્ડમાં ત્રણ ચેનલોમાં માપન કરવા માટે પ્રેશર મોડ્યુલેશન તકનીકનો ઉપયોગ કરે છે. ત્રણ ચેનલો સમાન આવર્તનનો ઉપયોગ કરે છે પરંતુ વિવિધ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સેલ દબાણ, અનુરૂપ વજન કાર્યો ચેનલ 1 માટે 29 કિમી, ચેનલ 2 માટે 37 કિમી અને ચેનલ 3 માટે 45 કિમી પર ટોચ પર છે. એસ. એસ. યુ. ના માપનમાંથી વલણો મેળવવાની પ્રક્રિયા ઉપગ્રહ પ્રવાહ, ઓછા ઓવરલેપ સાથે વિવિધ ઉપગ્રહો વચ્ચે આંતર-માપાંકન અને સાધન કાર્બન ડાયોક્સાઇડ દબાણ કોષોમાં ગેસ લીકને કારણે ખાસ કરીને મુશ્કેલ સાબિત થઈ છે. વધુમાં એસએસયુ દ્વારા માપવામાં આવતી કિરણોત્સર્ગ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ દ્વારા ઉત્સર્જનને કારણે હોવાથી ઊર્ધ્વમંડળમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડની સાંદ્રતામાં વધારો થતાં વજનના કાર્યો વધુ ઊંચાઇએ જાય છે. અલ ચિચોન અને માઉન્ટ પિનાટુબોના વિસ્ફોટક જ્વાળામુખી વિસ્ફોટો પછી ક્ષણિક જ્વાળામુખી ઉષ્ણતામાન દ્વારા મધ્યથી ઉપલા ઊર્ધ્વમંડળનું તાપમાન મજબૂત નકારાત્મક વલણ દર્શાવે છે, 1995 થી તાપમાનનું ઓછું વલણ જોવા મળ્યું છે. સૌથી વધુ ઠંડક ઉષ્ણકટિબંધીય ઊર્ધ્વમંડળમાં ગ્રીનહાઉસ ગેસની સાંદ્રતામાં વધારો થતાં બ્રેવર-ડોબ્સન પરિભ્રમણ સાથે સુસંગત છે. નીચલા ઊર્ધ્વમંડળીય ઠંડક મુખ્યત્વે ઓઝોનના અવક્ષયની અસરોને કારણે થાય છે, જેમાં ઊર્ધ્વમંડલીય પાણીની વરાળમાં વધારો અને હરિતગૃહ વાયુઓના વધારાથી સંભવિત યોગદાન મળે છે. જ્વાળામુખીના વિસ્ફોટોને લગતી ગરમીને કારણે ઊર્ધ્વમંડળના તાપમાનમાં ઘટાડો થયો છે. ગ્લોબલ વોર્મિંગનો સિદ્ધાંત સૂચવે છે કે જ્યારે ટ્રોપોસ્ફિયર ગરમ થાય છે ત્યારે ઊર્ધ્વમંડળ ઠંડુ હોવું જોઈએ. એલ ચિચોન અને માઉન્ટ પિનાટુબોના વિસ્ફોટક જ્વાળામુખી વિસ્ફોટો સાથે સંબંધિત ક્ષણિક ઉષ્ણતામાન પછી નીચલા ઊર્ધ્વમંડળમાં લાંબા ગાળાની ઠંડક તાપમાનમાં બે નીચે તરફના પગલાંઓમાં આવી હતી, વૈશ્વિક ઊર્ધ્વમંડળના તાપમાનની આ વર્તણૂકને જ્વાળામુખી વિસ્ફોટો પછીના બે વર્ષમાં વૈશ્વિક ઓઝોન સાંદ્રતામાં ફેરફારને આભારી છે. 1996 થી ઓઝોન પુનઃપ્રાપ્તિના કારણે વલણ થોડું હકારાત્મક છે, જે 0.1K/decade ના ઠંડકના વલણ સાથે જોડાયેલું છે, જે વધેલા ગ્રીનહાઉસ વાયુઓની અનુમાનિત અસર સાથે સુસંગત છે. નીચેનું કોષ્ટક ત્રણ અલગ-અલગ પટ્ટામાં એસએસયુ માપનમાંથી ઊર્ધ્વમંડળીય તાપમાનનું વલણ દર્શાવે છે, જ્યાં નકારાત્મક વલણ ઠંડક સૂચવે છે. માઇક્રોવેવ (ટ્રોપોસ્ફેરિક અને સ્ટ્રેટોસ્ફેરિક) માપન માઇક્રોવેવ સાઉન્ડિંગ યુનિટ (એમ. એસ. યુ.) માપન 1979 થી 2005 સુધી માઇક્રોવેવ સાઉન્ડિંગ એકમો (એમ. એસ. યુ.) અને 1998 થી એન. ઓ. એ. એ. ધ્રુવીય ભ્રમણકક્ષાના હવામાન ઉપગ્રહો પર અદ્યતન માઇક્રોવેવ સાઉન્ડિંગ એકમોએ વાતાવરણીય ઓક્સિજનમાંથી ઉપર જતા માઇક્રોવેવ કિરણોત્સર્ગની તીવ્રતાને માપી છે. તેની તીવ્રતા વાતાવરણના વ્યાપક ઊભી સ્તરોના તાપમાનના પ્રમાણમાં હોય છે. ઉપરની તરફના તેજને વિવિધ આવર્તન પર માપવામાં આવે છે; આ વિવિધ આવર્તન પટ્ટાઓ વાતાવરણની એક અલગ ભારિત શ્રેણીનો નમૂનો આપે છે. આકૃતિ 3 (જમણે) ઉપગ્રહ માપનમાંથી વિવિધ તરંગલંબાઇ પુનર્નિર્માણ દ્વારા નમૂના લેવામાં આવેલા વાતાવરણીય સ્તરને દર્શાવે છે, જ્યાં TLS, TTS અને TTT ત્રણ અલગ-અલગ તરંગલંબાઇનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. અન્ય માઇક્રોવેવ માપન ઔરા અવકાશયાન, માઇક્રોવેવ લિમ્બ સાઉન્ડર દ્વારા એક અલગ તકનીકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે નાદિરને લક્ષ્ય બનાવવાને બદલે માઇક્રોવેવ ઉત્સર્જનને આડી રીતે માપે છે. તાપમાનનું માપન પણ જી. પી. એસ. સંકેતોની ગુપ્તતા દ્વારા કરવામાં આવે છે. આ તકનીક પૃથ્વીના વાતાવરણ દ્વારા જી. પી. એસ. ઉપગ્રહોમાંથી રેડિયો સંકેતોના રીફ્રેક્શનને માપે છે, આમ ઊભી તાપમાન અને ભેજ રૂપરેખાઓને માપવામાં આવે છે. અન્ય ગ્રહો પર તાપમાનનું માપન ગ્રહો વિજ્ઞાન મિશન પણ ઇન્ફ્રારેડ તકનીકો (નક્કર સપાટીવાળા ગ્રહોના ઓર્બિટર અને ફ્લાયબાઈ મિશનની લાક્ષણિકતા) અને માઇક્રોવેવ તકનીકો (વધુ વખત વાતાવરણવાળા ગ્રહો માટે વપરાય છે) બંનેનો ઉપયોગ કરીને સૌરમંડળના અન્ય ગ્રહો અને ચંદ્ર પર તાપમાનનું માપન કરે છે. ગ્રહોના મિશનમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ઇન્ફ્રારેડ તાપમાન માપન સાધનોમાં મંગળ ગ્લોબલ સર્વેયર પર થર્મલ એમિશન સ્પેક્ટ્રોમીટર (TES) સાધન અને ચંદ્ર રિકોનિસન્સ ઓર્બિટર પર ડિવાઇનર સાધન દ્વારા લેવામાં આવેલા સપાટીના તાપમાન માપન અને નાસા કેસિની અવકાશયાન પર સંયુક્ત ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોમીટર સાધન દ્વારા લેવામાં આવેલા વાતાવરણીય તાપમાન માપનનો સમાવેશ થાય છે. માઇક્રોવેવ વાતાવરણીય તાપમાન માપન સાધનોમાં ગુરુના જુનો મિશન પર માઇક્રોવેવ રેડિયોમીટરનો સમાવેશ થાય છે. વાતાવરણીય ધ્વનિ વાદ્ય તાપમાન રેકોર્ડ સમુદ્ર સપાટી તાપમાન રેકોર્ડ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ સપાટી, બલૂન અને ઉપગ્રહ રેકોર્ડની સરખામણી કરતો આલેખ (2007 આર્કાઇવ) નીચલા વાતાવરણમાં તાપમાનના પ્રવાહોઃ તફાવતોને સમજવા અને સમાધાન માટેના પગલાં CCSP સંશ્લેષણ અને મૂલ્યાંકન ઉત્પાદન 1 માઇક્રોવેવ આપણને વાતાવરણ વિશે શું શીખવે છે વૈશ્વિક સરેરાશ વાતાવરણીય તાપમાન ઉપગ્રહ હવામાનશાસ્ત્ર વીડિયો ક્લિપ્સ ધરાવતા લેખો તાપમાન