A Terra műhold legfrissebb felvétele az Antarktiszról.

A NASA Rapid Response Rendszere nem csak napi szinten publikálja a Földfelszín űrfelvételeit a - Google Earth-höz hasonló, ám kisebb felbontású, szinte valós idejű szolgáltatást -, de az aeroszolokat, az erdőtüzeket, hóval fedett területeket, tengeri jégtáblákat, a földfelszín hőmérsékletét automatikusan ki is értékeli.

A webtérkép szolgáltatás (WMS) MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, azaz Közepes Felbontású Képalkotó Spectroradiometer) és egyéb űrfelvételek segítségével mutatja be Földünk aktuális állapotát, valamint az űrből megfigyelhető különleges, napi jelenségeket. Ilyen volt a 2012. március 21-i hatalmas, űrből jól megfigyelhető homokvihar az Arab-tenger felett, vagy korábban az algavirágzás az Antarktiszon. Ezek az állományok ingyenesen megtekinthetőek, sőt letölthetőek. De közzétesznek közigazgatási határokat tartalmazó vagy népsűrűségi, gazdasági térképeket, 24 vagy 48 órás erdőtűz térképet, és egyéb adatbázisokat is. Az alap képfájlokat térinformatikai szoftverek, és hagyományos képkezelő szoftverek számára elérhető formában, rendszerint különböző felbontásban is letölthetjük, újabban a kiértékelési térkép fedvényekkel együtt.

A hóborítás csökkenése jól megfigyelhető az évszakváltással

A Földünket pásztázó Terra és Aqua műhold minden öt perces periódusban készít felvételt, melyeket körülbelül két és fél órával később már georeferálva közzé is tesznek a NASA oldalán. A felvételeket számítógépek és szakemberek vizsgálják, és a nap végén néhány érdekes jelenséget bemutató képrészletre külön felhívják a figyelmet.

A gyors földmegfigyelési rendszer az Antarktiszról és az Arktiszról például naponta négy, kettő és egy kilométeres terepi felbontású teljes területfedéses űrfelvétel mozaikot generál, csaknem teljesen automatikusan. Az alapfelvételek, amelyekből az űrfelvétel-mozaik készül külön-külön is letölthető, akár 250 méteres terepi felbontással.

A legérdekesebb adatbázis talán a globális tűztérkép. A 10 napos globális tűzjelző rendszer a MODIS felvételeket elemző algoritmusok segítségével megjeleníti a Földfelszínen a lokális tüzeket, amelyek észlelhetőek voltak az űrből. Ezzel a NASA hathatós segítség nyújt a tűzvédelmi tevékenységben szerte a világon. Megdöbbentő látványt nyújt, hogy az erdőtüzek legnagyobb sűrűségét éppen az esőerdők zónájában láthatjuk. Ezért a szándékos erdőégetés és a szárazság tehető felelőssé, és a 10 napos erdőtűz térkép egyúttal jelzi az esőerdők vészes visszaszorulását is.

Az elmúlt 24 óra tüzeit mutató fedvény a NASA oldalán érhető el.

A piros négyzetek termikus anomália helyét jelzik a térképen, olyan területeken, ahol a MODIS közép és termális infravörös sávjaiban az elemző szoftver tűzre utaló elváltozást talált. A legtöbb esetben ez tűzesetet jelent, de lehet akár vulkánkitörés, vagy egy gázkitermelő állomás, feldolgozó üzem fölösleges gázt elégető fáklyája is. A piros jelek nem jelzik a tűz valós kiterjedését, csupán az egy kilométer szélességű elemi képterületet, amelyen belül a termális eseményt detektálták.

Az ezeken az oldalakon megtalálható felvételek és a kiértékelési eredmények a NASA/GSFC, Rapid Response forrás feltüntetésével bármilyen célból szabadon felhasználhatóak.

Hogyan készülnek a felvételek, melyekből ez a rengeteg információ származik?
A MODIS 1995 közepére készült el. A tervezésekor meghatározó szempont volt, hogy a légköri, óceáni és szárazföldi vizsgálatokat egyszerre kielégítő képalkotó eszközt hozzanak létre. A MODIS 36 csatornás, csatornánként 12 bites radiometriai érzékenységű optikai mérőkamera, amely a spektrum 0,4 mikrométertől 14,4 mikrométerig terjedő tartományában fényképez. Két csatorna terepi felbontása 250 méter további öt csatornáé 500 méter és a fennmaradó 29 csatorna 1 kilométer terepi felbontású. A rendszer 2330 kilométeres sávokban fényképezve bolygónkat, egy-két naponként teljes lefedettséget biztosít. A MODIS négy objektíven keresztül rögzít a VIS (az emberi szem számára is látható fényt), NIR (az emberi szem számára már láthatatlan közeli infravörös elektromágneses hullámokat), SWIR/MWIR and LWIR (Közép és termális, azaz a felszín hőmérsékletéről informáló infravörös tartomány) spektrumtartományokban. A műszer élettartamát hat évre tervezték, az első MODIS szenzort 1999-ben a Terra, a másodikat 2002-ben az Aqua műholddal helyezték üzembe. Kifogástalanul működnek, és egyre több, a műholdakat érintő alkalmazást még csak most vezetnek be.

A Terra műhold és a benne foglalt öt klíma monitoring szenzor.

A szenzor által gyűjtött adatok hozzásegítenek bennünket ahhoz, hogy jobban megértsük a földön, az óceánokban és az alsó légkörben lezajló folyamatokat. Segít megalapozni a nemzetközi szintű döntéseket, modellezni a várható globális változásokat. Előre jelezhetőek civilizációs és természeti katasztrófák.

Az űrfelvételek kalibrált mérőeszközökkel készülnek, és a kalibrációs adatok (lencserendszerek lerajzolása, kamerarendszerek belső hibái, spektrális és geometriai eltérések értékei, a hordozó eszköz mozgásából eredő hibák, stb.) ismeretében a MODIS Calibration and Support (Kalibráló és Helyreállító) Csoport elvégzi a georeferálásukat (torzítás mentesítésüket térképi vetületbe illesztéssel). A felvételek geometriai hibája így 400 méter alatti, és helyenként 100 méternél is kisebb. A valósszínes és hamisszínes kompozitok geometriai helyreállításon kívül a Jacques Descloitres által kidolgozott NASA/GSFC korrigált reflexiós algoritmus segítségével spektrális kalibráción is átesnek, így különböző nemkívánatos légköri hibák, az elektromágneses hullámok légköri szórásából adódó hatások csökkenthetőek. Ez azt jelenti, hogy a felvételek bizonyos mértékben mind spektrális, színképi és geometriai értelemben helyreállíthatóak a légkör időjárási viszonyainak ismeretében, így a rajtuk elvégzett, részben automatikus mérések hibája, torzulása jelentősen csökkenthető.

Milyen földfelszíni információk bontakoznak ki a felvételekből?
A Modis szenzor egyes, hármas és négyes csatornáit használják (670 nm hullámhosszúságú fény 565 nm: 479 nm) az RGB felvételek létrehozásához.

A 3, 6 és 7-es csatornakombináció (479 nm: 1,652 nm: 2,155 nm) olyan kompozitot ad, amely jól vizsgálhatóvá teszi a hóval és jéggel borított területek kiterjedését. A vegetáció zöld színnel jelenik meg. A 3-as és 7-es csatornán elnyeli a fényt, de a 6-os csatornán erős visszaverést mutat. A fedetlen, kopár talajfoltok világos cián színnel látszódnak. A hó és a jég élénkvörös, míg a folyékony halmazállapotú víz fekete, esetleg sötétvörös színben jelenik meg a felvételen. Ennek az az oka, hogy a víz az infravörös sugárzást elnyeli, nem veri vissza a szenzor felé. A folyékony vizet tartalmazó felhők fehérek, a jeges fázisú felhők őszibarack színűek. A sivatag az ilyen felvételeken kékeszöld árnyalatot kap.

Az NDVI (normalizált vegetációs index) a növényzet által reflektált látható és közeli infravörös tartományú elektromágneses hullámokból számolt érték. Az egészséges növényzet elnyeli a látható tartományban a fény nagy részét, de visszaveri a közeli infravörös elektromágneses hullámokat. A degradált növényzet és a gyér növényzetű térszínek ezzel szemben többet tükröznek a látható tartományban és jobban elnyelik a közeli infravörös elektromágneses hullámokat.

A légkörünk oxigénjének egy jelentős részét növényi planktonok állítják elő, így az óceánokban is érdemes nyomon követni a napfényt kémiai energiává alakító növények produkcióját. A világ óceánjainak fitoplankton intenzitását a klorofil eloszlásának mérésével végzi a NASA. A SeaWiFS szenzorról és MODIS érzékelőkről származó felvételek elemzésével határozzák meg napról napra a változások irányát és mértékét.

A Föld felszínborítási adataihoz is hasonló, folyamatosan gyűjtött űrfelvételek osztályozásával jutnak hozzá. Az új NASA felszínborítási térképek talán a legkifinomultabb, legmodernebb felszínellenőrzési rendszer eredményeként állnak elő. Az ökológiai és felszínhasználati mintázatok ellenőrzése is napi szinten, nagyrészt automatizálva történik.

A program globális ellenőrzési és döntéstámogatási célból jött létre, segíti a környezetvédelmet, az erőforrás-gazdálkodást, használatával nyomon követhetőek, hogy az emberi beavatkozások milyen változást generálnak rövid időléptékben a globális ökoszisztémában. Az automatizált eljárást a Bostoni Egyetem munkatársai dolgozták ki. A számítások a NASA Terra műholdján elhelyezett MODIS felvételein alapulnak. A NASA honlapján elérhető adatbázis 2000 és 2001 között készült felvételeken alapul, az automatikus, valós idejű felszínborítás ellenőrzési rendszer pedig mostanában válik realitássá, így hamarosan napokra redukálható a felszínborítás kiértékelése is.

Nagyon részletes, teljesen valós idejű földmegfigyelés természetesen nem lehetséges, mivel a digitális adatok minimális késéssel érkeznek a műholdakról, ráadásul a nagy mennyiségű felvétel feldolgozása időt vesz igénybe. A felvételeket helyre kell állítani, térképi vetületbe kell illeszteni.

A vízfelszín hőmérsékletét az óceán felső egy milliméter vízrétegének hőmérsékleteként definiálják. A tenger felszíni hőmérsékletének mérése azért fontos, mert befolyásolja az időjárást, jelezheti hurrikánok kialakulását, általa modellezhető a növények és állatok tartózkodási helye és viselkedése. Előre jelezhetőek egyes veszélyhelyzetek. Az AMSR-E szenzor speciális mikrohullámú technológiája lehetővé teszi, hogy az Aqua műholdról a NASA akár a felhőzeten keresztül is folyamatosan felmérhesse a vizek felszíni hőmérsékletét. Az AMSR-E elkészítése előtt ilyen mérésre nem volt lehetőség.

A MODIS körülbelül kétszer méri meg egy nap alatt a szárazföldek felszíni hőmérsékletét. Ezek a hőtérképek klímakutatási szempontból mérföldkőnek bizonyulnak.

A Blue Marble program
A Blue Marble program négy hónap 1 kilométer terepi részletességű felvételeinek georeferálásából és mozaikolásából származó kompozitot tárt elénk. A következő Blue Marble generáció havi bontásban 500 méter terepi felbontású kompozitokat tár elénk a teljes földfelszínről. Szoftveresen, automatizáltan történik a felhőzet és szennyeződések által fedett képterületek cseréje más időpontban készült, felhőtlen képrészletekre. A jégtakaró visszahúzódása, a növényzet változásainak kiértékelése részben automatikus. Az új technológia realisztikusabb megjelenítést mutat. Korábban a gleccserek, jégmezők fehéren beégtek, és az esőerdők túl sötétek voltak. Az új dinamikus felvételen már a legsötétebb őserdők világosabbnak látszódnak, ugyanakkor a jég és hó borította területek is részletgazdagon jelenek meg, több információt szolgáltatnak.

A 2004-es év teljes földfelszínt ábrázoló felvételei

Természetesen a Blue Marble projekt minőségének is vannak fizikai határai. A trópusi területeken adódhat annyi felhőzet, hogy az egy hónapos perióduson belül egyes térrészekről nem készül felhőmentes kép. Az automatikus képelemző rendszer a rövidtávú hóborítottság és a felhőzet határait néha hibásan határozza meg. A hibák csökkentésén azonban a szakértők folyamatosan dolgoznak, így a program egyre kifinomultabban működik.

Forrás: Bakó Gábor – SzIE - Interspect

A felvételek havi bontásban erről a honlapról tölthetőek le.