مهمة قياس هطول الأمطار الاستوائية

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

كانت مهمة قياس هطول الأمطار الاستوائية ( TRMM ) مهمة فضائية مشتركة بين وكالة ناسا ووكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) مصممة لرصد ودراسة هطول الأمطار الاستوائية . يشير المصطلح إلى كل من المهمة نفسها والقمر الصناعي الذي استخدمته لجمع البيانات. كانت TRMM جزءًا من مهمة ناسا إلى كوكب الأرض ، وهي جهد بحثي طويل الأمد ومنسق لدراسة الأرض كنظام عالمي. أُطلق القمر الصناعي في 27 نوفمبر 1997 من مركز تانيغاشيما الفضائي في تانيغاشيما ، اليابان. عملت TRMM لمدة 17 عامًا، بما في ذلك عدة تمديدات للمهمة، قبل إيقاف تشغيلها في 15 أبريل 2015. ودخلت TRMM الغلاف الجوي للأرض مرة أخرى في 16 يونيو 2015.

خلفية

يُعدّ قياس هطول الأمطار في المناطق الاستوائية أمرًا صعبًا نظرًا لتفاوتاته المكانية والزمانية الكبيرة. ومع ذلك، يُعدّ فهم هطول الأمطار في المناطق الاستوائية أمرًا بالغ الأهمية للتنبؤ بالطقس والمناخ، إذ يحتوي هذا الهطول على ثلاثة أرباع الطاقة التي تُحرّك دوران الرياح في الغلاف الجوي. [ 3 ] قبل مشروع قياس هطول الأمطار المداري (TRMM)، لم تكن معرفة توزيع هطول الأمطار في جميع أنحاء العالم دقيقة إلا بنسبة 50%. [ 4 ]

تم اقتراح مفهوم TRMM لأول مرة في عام 1984. وكانت الأهداف العلمية، كما تم اقتراحها في البداية، هي: [ 3 ]

  • لتعزيز فهم دورات الطاقة والمياه العالمية من خلال توفير توزيعات هطول الأمطار والتسخين الكامن فوق المناطق الاستوائية العالمية.
  • لفهم الآليات التي تؤثر من خلالها التغيرات في هطول الأمطار الاستوائية على الدوران العالمي، ولتحسين القدرة على نمذجة هذه العمليات من أجل التنبؤ بالدوران العالمي وتقلبات هطول الأمطار على نطاقات زمنية شهرية وأطول.
  • توفير توزيعات الأمطار والحرارة الكامنة لتحسين تهيئة النماذج التي تتراوح من التنبؤات لمدة 24 ساعة إلى التغيرات المناخية قصيرة المدى.
  • للمساعدة في فهم وتشخيص والتنبؤ ببداية وتطور ظاهرة النينيو ، وتذبذب النينيو الجنوبي ، وانتشار التذبذبات التي تتراوح مدتها من 30 إلى 60 يومًا في المناطق المدارية .
  • للمساعدة في فهم تأثير هطول الأمطار على دورات المحيط الحرارية الملحية وبنية الطبقة العليا من المحيط.
  • للسماح بالمعايرة المتبادلة بين TRMM وأجهزة الاستشعار الأخرى التي تتجاوز أعمارها المتوقعة عمر TRMM نفسه.
  • لتقييم التباين اليومي لهطول الأمطار الاستوائية على مستوى العالم.
  • لتقييم نظام فضائي لقياس هطول الأمطار.

انضمت اليابان إلى الدراسة الأولية لمهمة TRMM عام 1986. [ 3 ] أصبح تطوير القمر الصناعي مشروعًا مشتركًا بين وكالتي الفضاء الأمريكية واليابانية، حيث قدمت اليابان رادار قياس الهطول (PR) ومركبة الإطلاق H-II ، بينما قدمت الولايات المتحدة هيكل القمر الصناعي والأجهزة المتبقية. [ 5 ] حصل المشروع على دعم رسمي من الكونغرس الأمريكي عام 1991، وتلاه بناء المركبة الفضائية من عام 1993 إلى عام 1997. أُطلق القمر الصناعي TRMM من مركز تانيغاشيما الفضائي في 27 نوفمبر 1997. [ 3 ]

مركبة فضائية

تُعدّ مهمة قياس هطول الأمطار الاستوائية (TRMM)، إحدى المركبات الفضائية ضمن سلسلة أقمار ناسا البحثية لاستكشاف الأرض، برنامجًا عالي التركيز ومحدود الأهداف يهدف إلى قياس هطول الأمطار الشهري والموسمي في المناطق المدارية وشبه المدارية حول العالم. وتُعتبر TRMM مشروعًا مشتركًا بين الولايات المتحدة واليابان لقياس هطول الأمطار بين خطي عرض 35.0° شمالًا و35.0° جنوبًا على  ارتفاع 350 كيلومترًا. [ 6 ]

تمديد المهمة وإخراجها من المدار

ولتمديد عمر مهمة TRMM إلى ما بعد مهمتها الأساسية، قامت ناسا بزيادة ارتفاع مدار المركبة الفضائية إلى 402.5  كم في عام 2001. [ 7 ]

في عام 2005، قرر مدير وكالة ناسا، مايكل غريفين، تمديد المهمة مرة أخرى باستخدام الوقود الذي كان مخصصًا في الأصل للهبوط المتحكم به. جاء ذلك بعد أن قيّمت مراجعة المخاطر التي أجرتها ناسا عام 2002 احتمالية إصابة أو وفاة شخص نتيجة دخول مركبة TRMM غير المتحكم به إلى الغلاف الجوي بنسبة 1 من 5000، أي ما يقارب ضعف خطر الإصابات المقبول لأقمار ناسا الصناعية العائدة إلى الغلاف الجوي؛ وتوصية لاحقة من لجنة المجلس الوطني للبحوث بتمديد المهمة على الرغم من خطر الدخول غير المتحكم به. [ 8 ]

بدأت مشاكل البطارية تُقيّد المركبة الفضائية في عام 2014، واضطر فريق عمليات المهمة إلى اتخاذ قرارات بشأن كيفية ترشيد استهلاك الطاقة. وفي مارس 2014، تم إيقاف تشغيل أجهزة VIRS لإطالة عمر البطارية. [ 7 ]

في يوليو/تموز 2014، ومع انخفاض مستوى الوقود في مركبة TRMM، قررت ناسا إيقاف مناورات تثبيت المدار والسماح للمركبة الفضائية بالانخفاض التدريجي في مدارها، مع الاستمرار في جمع البيانات. وقد نفد الوقود المتبقي، الذي كان مخصصًا في البداية لتجنب الاصطدامات مع الأقمار الصناعية الأخرى أو الحطام الفضائي، في أوائل مارس/آذار 2015. [ 7 ] كان من المتوقع في الأصل أن تعود المركبة إلى الغلاف الجوي في وقت ما بين مايو/أيار 2016 ونوفمبر/تشرين الثاني 2017، ولكنها عادت مبكرًا بسبب ازدياد النشاط الشمسي. [ 9 ] تم إيقاف تشغيل المستشعر الرئيسي للمسبار، وهو رادار قياس الهطول، للمرة الأخيرة في 1 أبريل/نيسان 2015، وتم إيقاف تشغيل المستشعر العلمي الأخير، LIS، في 15 أبريل/نيسان 2015. [ 8 ] حدثت العودة إلى الغلاف الجوي في 16 يونيو/حزيران 2015 الساعة 06:54 بالتوقيت العالمي المنسق. [ 10 ]

الأجهزة الموجودة على متن TRMM

رادار هطول الأمطار

كان رادار الهطول (PR) أول جهاز فضائي مصمم لتوفير خرائط ثلاثية الأبعاد لبنية العواصف. وقد وفرت القياسات معلومات حول شدة المطر وتوزيعه، ونوعه، وعمق العاصفة، والارتفاع الذي يتحول عنده الثلج إلى مطر. ويمكن استخدام تقديرات الحرارة المنبعثة في الغلاف الجوي على ارتفاعات مختلفة، بناءً على هذه القياسات، لتحسين نماذج الدوران الجوي العالمي. عمل رادار الهطول بتردد 13.8  جيجاهرتز، وقاس توزيع هطول الأمطار ثلاثي الأبعاد فوق اليابسة والمحيطات. وحدد عمق طبقة الإدراك، وبالتالي قاس هطول الأمطار الذي وصل فعليًا إلى الحرارة الكامنة للغلاف الجوي. وبلغت دقته 4.3  كيلومترات عند أنصاف أقطار  وعرض مسح 220 كيلومترًا.

جهاز التصوير بالموجات الدقيقة TRMM

كان جهاز التصوير الميكروي TRMM (TMI) عبارة عن مستشعر ميكروي سلبي مصمم لتوفير معلومات كمية عن هطول الأمطار على امتداد واسع تحت قمر TRMM الصناعي. من خلال قياس كميات ضئيلة من طاقة الميكروويف المنبعثة من الأرض وغلافها الجوي بدقة ، تمكن TMI من تحديد كمية بخار الماء ، وماء السحب ، وشدة هطول الأمطار في الغلاف الجوي . كان جهازًا صغيرًا نسبيًا يستهلك طاقة قليلة. هذا، بالإضافة إلى امتداده الواسع والمعلومات الكمية المتعلقة بهطول الأمطار، جعل من TMI الأداة الأساسية في حزمة قياس الأمطار في مهمة قياس هطول الأمطار الاستوائية. لا يُعد TMI جهازًا جديدًا، فهو مبني على تصميم جهاز التصوير الميكروي/المستشعر الخاص (SSM/I) الناجح للغاية، والذي يعمل باستمرار على متن أقمار الأرصاد الجوية الدفاعية منذ عام 1987. يقيس TMI شدة الإشعاع عند خمس ترددات منفصلة: 10.7، 19.4، 21.3، 37.0، 85.5  جيجاهرتز. تتشابه هذه الترددات مع ترددات جهاز SSM/I، باستثناء أن جهاز TMI مزود  بقناة إضافية بتردد 10.7 جيجاهرتز مصممة لتوفير استجابة أكثر خطية لمعدلات هطول الأمطار العالية الشائعة في المناطق الاستوائية. ويُعزى التحسين الرئيسي الآخر المتوقع من جهاز TMI إلى تحسين دقة قياسات سطح الأرض. إلا أن هذا التحسين لا ينتج عن أي تحسينات في الجهاز نفسه، بل هو نتيجة لانخفاض ارتفاع جهاز TRMM (402 كيلومترًا مقارنةً بـ 860 كيلومترًا لجهاز SSM/I). ويغطي جهاز TMI مساحة سطحية بعرض 878 كيلومترًا. إن الدقة العالية لجهاز TMI على جهاز TRMM، بالإضافة إلى  التردد الإضافي البالغ 10.7 جيجاهرتز، تجعل منه جهازًا أفضل من سابقيه. كما تُسهم المعلومات الإضافية التي يوفرها رادار الهطول في تحسين الخوارزميات. ستخدم منتجات هطول الأمطار المحسنة على مساحة واسعة كلاً من TRMM والقياسات المستمرة التي يتم إجراؤها بواسطة SSM/I وأجهزة قياس الإشعاع التي تحلق على متن القمر الصناعي EOS-PM التابع لناسا ( Aqua (satellite) ) والأقمار الصناعية اليابانية ADEOS II .

الماسح الضوئي المرئي والأشعة تحت الحمراء

كان الماسح الضوئي المرئي والأشعة تحت الحمراء (VIRS) أحد الأجهزة الثلاثة في حزمة قياس الأمطار، ويُستخدم كمؤشر غير مباشر لهطول الأمطار. وكما يوحي اسمه، يستشعر VIRS الإشعاع المنبعث من الأرض في خمسة نطاقات طيفية، تتراوح من المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء ، أو من 0.63 إلى 12 ملم . أُدرج VIRS في حزمة الأجهزة الأساسية لسببين: أولهما قدرته على تحديد هطول الأمطار، وثانيهما، وهو الأهم، استخدامه كمعيار مرجعي للقياسات الأخرى التي تُجرى بشكل روتيني باستخدام الأقمار الصناعية البيئية التشغيلية القطبية (POES) والأقمار الصناعية البيئية التشغيلية الثابتة بالنسبة للأرض (GOES). ويمكن استخدام شدة الإشعاع في النطاقات الطيفية المختلفة لتحديد سطوع المصدر (المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة) أو درجة حرارته (الأشعة تحت الحمراء).

السحب ومستشعر الطاقة الإشعاعية للأرض

قام نظام رصد السحب والطاقة الإشعاعية للأرض (CERES) بقياس الطاقة في أعلى الغلاف الجوي ، بالإضافة إلى تقدير مستويات الطاقة داخل الغلاف الجوي وعلى سطح الأرض. استند جهاز CERES إلى تجربة ميزانية إشعاع الأرض (ERBS) الناجحة، والتي استخدمت ثلاثة أقمار صناعية لتوفير قياسات ميزانية الطاقة العالمية من عام 1984 إلى عام 1993. [ 11 ] وباستخدام معلومات من أجهزة تصوير السحب عالية الدقة على متن نفس المركبة الفضائية، يحدد CERES خصائص السحب، بما في ذلك كمية السحب وارتفاعها وسماكتها وحجم جزيئاتها. تُعد هذه القياسات مهمة لفهم نظام مناخ الأرض ككل وتحسين نماذج التنبؤ بالمناخ.

لم يتم تشغيله إلا خلال الفترة من يناير إلى أغسطس 1998، وفي مارس 2000، لذا فإن سجل البيانات المتاح قصير جدًا (على الرغم من أن أجهزة CERES اللاحقة تم تشغيلها في مهام أخرى مثل أقمار نظام مراقبة الأرض (EOS) AM (Terra) و PM (Aqua).).

مستشعر تصوير البرق

كان جهاز استشعار تصوير البرق (LIS) أداة صغيرة ومتطورة للغاية، تُستخدم لرصد البرق وتحديد موقعه فوق المناطق الاستوائية من العالم. يتألف كاشف البرق من مزيج مدمج من العناصر البصرية والإلكترونية، بما في ذلك جهاز تصوير ثابت قادر على تحديد موقع البرق ورصده داخل العواصف الفردية. يُمكّن مجال رؤية جهاز التصوير المستشعر من مراقبة نقطة على سطح الأرض أو سحابة لمدة 80 ثانية، وهي مدة كافية لتقدير معدل الوميض، مما يُساعد الباحثين على تحديد ما إذا كانت العاصفة تتطور أم تتلاشى.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "نظرة عامة على الأقمار الصناعية" جاكسا ، تم الاطلاع عليه في 5 يوليو 2029
  2. 1 2 "المسار: TRMM 1997-074A" . ناسا. 14 مايو 2020. تم الاطلاع عليه في 4 نوفمبر 2020 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  3. 1 2 3 4 كوميرو، سي.؛ ج. سيمبسون؛ أو. ثيل؛ دبليو. بارنز؛ إيه تي سي تشانغ؛ إي. ستوكر؛ آر إف أدلر؛ إيه. هو؛ آر. كاكار؛ إف. وينتز؛ وآخرون . (ديسمبر 2000). "حالة مهمة قياس هطول الأمطار الاستوائية (TRMM) بعد عامين في المدار". مجلة الأرصاد الجوية التطبيقية . 39 (12): 1965-1982 . Bibcode : 2000JApMe..39.1965K . CiteSeerX 10.1.1.332.5342 . doi : 10.1175/1520-0450(2001)040 < 1965:TSOTTR > 2.0.CO ; 2 .  
  4. ↑ "مهمة قياس هطول الأمطار الاستوائية الجامعية" . ناسا . تم الاطلاع عليه في 5 يوليو 2015 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  5. ↑ "تاريخ TRMM" جاكسا ، تم الاطلاع عليه في 5 يوليو 2015
  6. ↑ "عرض: TRMM 1997-097A" . ناسا. 14 مايو 2020. تم الاطلاع عليه في 5 نوفمبر 2020 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  7. 1 2 3 "مهمة رصد هطول الأمطار التابعة لمرصد قياس هطول الأمطار في مدار الأرض تنتهي بعد 17 عامًا" . ناسا. 9 أبريل 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 ديسمبر 2017 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  8. 1 2 كلارك، ستيفن (9 أبريل 2015). "قمر صناعي لأبحاث الأمطار ينهي مهمته العلمية ويتجه نحو العودة إلى الغلاف الجوي" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 ديسمبر 2017 .
  9. ↑ "قمر صناعي لأبحاث هطول الأمطار يبدأ الهبوط من مداره" - موقع Spaceflight Now - تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 سبتمبر 2014
  10. ↑ "مركبة رينفول الفضائية تعود إلى الغلاف الجوي فوق المناطق الاستوائية" . 4 يونيو 2015.
  11. ↑ "السحب ونظام الطاقة الإشعاعية للأرض (CERES)" . ناسا . تم الاطلاع عليه في 9 سبتمبر 2014 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .