Sonda GeoXO (GXS)

NOAA planea incluir un instrumento de sondeo infrarrojo hiperespectral como parte del sistema de satélites GeoXO. El GeoXO Sounder (GXS) proporcionará información en tiempo real sobre la distribución vertical de la humedad atmosférica, los vientos y la temperatura. Una sonda es un dispositivo similar a una cámara cuyo detector es sensible a numerosos rangos de escala fina de longitudes de onda o bandas infrarrojas. GXS proporcionará datos en tiempo real de la troposfera (el nivel más bajo de la atmósfera donde ocurre el clima), a una frecuencia mucho más alta que los métodos actuales. Se utilizará para la estimación de temperatura y humedad en la atmósfera por altitud, creando un perfil de la atmósfera. El instrumento también proporcionará estimaciones de los campos de viento.

La luz infrarroja se encuentra entre las porciones visible y de microondas del espectro electromagnético y nos muestra cuán calientes o frías son las cosas, como las capas de la atmósfera. No es visible para el ojo humano. Una cámara infrarroja detecta calor o energía térmica (por la atmósfera en este caso) con un alto grado de precisión que detecta diferencias de temperatura, es decir, cuánta luz infrarroja emitida por el suelo y las nubes llega a la sonda en lugar de ser absorbida por el dióxido de carbono. , vapor de agua y otros componentes atmosféricos en el camino. El instrumento convierte esa lectura infrarroja en una señal electrónica, procesada en una imagen que nuestros ojos pueden interpretar. A las diferentes temperaturas se les asigna diferente brillo o colores falsos para facilitar la interpretación.

Actualmente, la NOAA vuela sondas en satélites de órbita polar que orbitan de polo a polo y sobrevuelan un área una vez al día. Esos instrumentos no proporcionan el ojo casi constante de una nave espacial geoestacionaria. Aunque NOAA voló sondas multiespectrales en una generación anterior de satélites GOES, EE. UU. aún no ha volado una sonda infrarroja hiperespectral en órbita geoestacionaria. Las sondas GOES heredadas tenían solo 18 bandas espectrales, mientras que la próxima generación tendría más de 1550 bandas.

Obtener información de temperatura y humedad sobre una columna de la atmósfera desde la tropopausa hasta la superficie desde la órbita geoestacionaria les daría a los pronosticadores una idea del comportamiento de la atmósfera donde ocurre el clima y los ayudaría a hacer mejores pronósticos. Esto incluye estimaciones de inestabilidad atmosférica, para pronosticar mejor las ubicaciones de convección.

Hoy en día, los meteorólogos y los modelos meteorológicos se basan en aeronaves, globos meteorológicos y satélites en órbita terrestre baja. Las aeronaves y los globos meteorológicos están limitados en extensión y tiempo. GXS aumentará diez veces la detección de la atmósfera completa sobre los Estados Unidos en comparación con los satélites existentes en órbita terrestre baja, mejorando el seguimiento de tormentas y el monitoreo de la fuerza de las tormentas, y pronosticando el comportamiento del fuego y el transporte de humo.

Los datos de GXS alimentarán modelos numéricos avanzados de predicción meteorológica y mejorarán la previsión meteorológica severa a corto plazo. A medida que los desastres meteorológicos continúan empeorando, la inversión en pronósticos mejorados de tormentas severas, tornados y huracanes es fundamental. Se espera que los datos de sondeo por hora de la órbita geoestacionaria reduzcan el error de pronóstico sobre los EE. UU., mejoren el pronóstico regional de los EE. UU. hasta en un 40 % y beneficien el pronóstico global hasta en 2,5 días.

GXS medirá los cambios verticales de temperatura y humedad; ver un perfil de la atmósfera es la clave para pronosticar la convección. El instrumento detectará y rastreará el clima severo, incluidas las inundaciones repentinas y los tornados a medida que se forman, y ayudará a los meteorólogos a dar un tiempo de anticipación más largo para advertir a los residentes que busquen refugio.

Con información de temperatura y humedad, los meteorólogos tendrán nuevos conocimientos sobre la convección y la precipitación. Los datos de GXS permitirán monitorear estos factores a lo largo del tiempo y, una vez incluidos en los modelos de pronóstico, podrían mejorar los pronósticos de viento.

Con escaneos cada 30 minutos y con una resolución más alta que las sondas actuales, las predicciones meteorológicas podrían entregarse a las pocas horas de la recopilación de datos.

Durante la temporada de huracanes, los aviones cazadores de huracanes usan sondas de descenso, instrumentos cilíndricos con paracaídas que miden la temperatura y la presión a medida que el instrumento cae del avión a la superficie. Las aeronaves pueden lanzar sondas de caída durante un vuelo de más de ocho horas. GXS proporcionará un perfil casi continuo de la atmósfera en lugar de a intervalos, aumentando la comprensión de cómo un ciclón tropical puede moverse y fortalecerse o debilitarse. De hecho, los pronósticos de intensidad y seguimiento de huracanes se han mejorado utilizando datos similares a GXS en otras partes del mundo.

GXS proporcionará monitoreo y respuesta en tiempo real a las condiciones atmosféricas, incluidas las posibilidades de formación de hielo, y la velocidad y dirección del viento en diferentes niveles de la atmósfera, lo que permitirá a las aerolíneas evitar mejor las costosas turbulencias. GXS también puede detectar la cizalladura del viento, lo que también puede indicar turbulencia para las aeronaves.

Los datos de GXS mejorarán los modelos de pronóstico del tiempo para predecir condiciones climáticas severas en un futuro más lejano de lo que es posible actualmente.

GXS ayudará a monitorear varios gases traza críticos para mejorar la salud humana. Estos incluyen al menos: ozono, amoníaco, óxido nitroso y monóxido de carbono.

Obtenga más información sobre los beneficios de las observaciones de sondeo infrarrojo hiperespectral geoestacionario en el Informe técnico de la NOAA: Observaciones ampliadas geoestacionarias (GeoXO) Informe de evaluación del valor del sondeo infrarrojo hiperespectral

El 21 de septiembre de 2021, la NASA seleccionó a Ball Aerospace & Technologies Corporation de Boulder, Colorado, y L3Harris Technologies Inc. de Fort Wayne, Indiana, para realizar los estudios de fase A del GXS. Cada empresa realizó un estudio de fase de definición de un instrumento de sonda geoestacionaria y presentó un informe final en diciembre de 2022.

Los resultados de estos estudios se utilizaron para establecer los requisitos de rendimiento para el contrato de desarrollo de instrumentos GXS. La NASA publicó la solicitud de propuestas para el desarrollo de GXS el 10 de febrero de 2022. La NASA planea seleccionar un contratista de desarrollo para GXS a fines de agosto de 2023.

La información de esta página está sujeta a cambios a medida que se desarrolla el programa GeoXO.