Sondeur GeoXO (GXS)

La NOAA prévoit d'inclure un instrument de sondage infrarouge hyperspectral dans le cadre du système de satellites GeoXO. Le sondeur GeoXO (GXS) fournira des informations en temps réel sur la distribution verticale de l'humidité atmosphérique, des vents et de la température. Un sondeur est un appareil semblable à une caméra dont le détecteur est sensible à de nombreuses gammes à petite échelle de longueurs d'onde infrarouges, ou bandes. GXS fournira des données en temps réel sur la troposphère (le niveau le plus bas de l'atmosphère où le temps se produit), à une fréquence beaucoup plus élevée que les méthodes actuelles. Il sera utilisé pour l'estimation de la température et de l'humidité dans l'atmosphère par altitude, créant un profil de l'atmosphère. L'instrument fournira également des estimations des champs de vent.

La lumière infrarouge se situe entre les parties visible et micro-ondes du spectre électromagnétique et nous montre à quel point les choses sont chaudes ou froides, comme les couches de l'atmosphère. Il n'est pas visible à l'œil humain. Une caméra infrarouge détecte la chaleur ou l'énergie thermique (par l'atmosphère dans ce cas) avec un haut degré de précision qui détecte les différences de température, c'est-à-dire la quantité de lumière infrarouge émise par le sol et les nuages ​​qui atteint le sondeur au lieu d'être absorbée par le dioxyde de carbone, la vapeur d'eau et d'autres constituants atmosphériques en cours de route. L'instrument convertit cette lecture infrarouge en un signal électronique, transformé en une image que nos yeux peuvent interpréter. Différentes températures se voient attribuer différentes luminosités ou fausses couleurs pour une interprétation plus facile.

La NOAA fait actuellement voler des sondeurs sur des satellites en orbite polaire qui orbitent d'un pôle à l'autre et survolent une zone une fois par jour. Ces instruments ne fournissent pas l'œil presque constant des engins spatiaux géostationnaires. Bien que la NOAA ait fait voler des sondeurs multispectraux sur une génération antérieure de satellites GOES, les États-Unis n'ont pas encore fait voler de sondeur infrarouge hyperspectral en orbite géostationnaire. Les sondeurs GOES hérités n'avaient que 18 bandes spectrales, tandis que la prochaine génération aurait plus de 1 550 bandes.

L'obtention d'informations sur la température et l'humidité d'une colonne de l'atmosphère de la tropopause à la surface depuis l'orbite géostationnaire donnerait aux prévisionnistes un aperçu du comportement de l'atmosphère là où le temps se produit et les aiderait à faire de meilleures prévisions. Cela inclut des estimations de l'instabilité atmosphérique, pour mieux prévoir les emplacements de la convection.

Aujourd'hui, les météorologues et les modèles météorologiques s'appuient sur des avions, des ballons météorologiques et des satellites en orbite terrestre basse. Les aéronefs et les ballons météo sont limités en superficie et en temps. GXS augmentera de dix fois la détection de l'atmosphère complète au-dessus des États-Unis par rapport aux satellites en orbite terrestre basse existants, améliorant le suivi et la surveillance de la force des tempêtes, ainsi que la prévision du comportement des incendies et du transport de la fumée.

Les données GXS alimenteront des modèles numériques avancés de prévision météorologique et amélioreront les prévisions météorologiques extrêmes à court terme. Alors que les catastrophes météorologiques continuent de s'aggraver, il est essentiel d'investir dans l'amélioration de la prévision et de la prévision immédiate des tempêtes violentes, des tornades et des ouragans. Les données de sondage horaires à partir de l'orbite géostationnaire devraient réduire les erreurs de prévision au-dessus des États-Unis, améliorer les prévisions régionales américaines jusqu'à 40 % et bénéficier aux prévisions mondiales jusqu'à 2,5 jours.

GXS mesurera les changements verticaux de température et d'humidité - voir un profil de l'atmosphère est la clé pour prévoir la convection. L'instrument détectera et suivra les phénomènes météorologiques violents, y compris les crues soudaines et les tornades au fur et à mesure qu'ils se forment, et aidera les prévisionnistes à accorder un délai plus long pour avertir les résidents de se mettre à l'abri.

Grâce aux informations sur la température et l'humidité, les météorologues auront de nouvelles informations sur la convection et les précipitations. Les données GXS permettront de surveiller ces facteurs dans le temps et, une fois incluses dans les modèles de prévision, elles pourraient améliorer les prévisions de vent.

Avec des balayages toutes les 30 minutes et à une résolution plus élevée que les sondeurs actuels, les prévisions météorologiques pourraient être fournies quelques heures après la collecte des données.

Pendant la saison des ouragans, les avions de chasse aux ouragans utilisent des dropsondes, des instruments cylindriques avec des parachutes qui mesurent la température et la pression lorsque l'instrument tombe de l'avion à la surface. Les avions peuvent lancer des catasondes sur plus de huit heures de vol. GXS fournira un profil quasi continu de l'atmosphère plutôt qu'à intervalles, améliorant la compréhension de la façon dont un cyclone tropical peut se déplacer et se renforcer ou s'affaiblir. En fait, les prévisions de trajectoire et d'intensité des ouragans ont été améliorées à l'aide de données de type GXS sur d'autres parties du globe.

GXS fournira une surveillance et une réponse en temps réel aux conditions atmosphériques, y compris les possibilités de givrage, ainsi que la vitesse et la direction du vent à différents niveaux de l'atmosphère, permettant aux compagnies aériennes de mieux éviter les turbulences coûteuses. GXS peut également détecter le cisaillement du vent, qui peut également indiquer des turbulences pour les avions.

Les données GXS amélioreront les modèles de prévision météorologique pour prédire les conditions météorologiques extrêmes plus loin dans le futur qu'il n'est actuellement possible.

GXS aidera à surveiller plusieurs gaz traces critiques pour améliorer la santé humaine. Ceux-ci comprennent au moins : l'ozone, l'ammoniac, l'oxyde nitreux et le monoxyde de carbone.

En savoir plus sur les avantages des observations de sondage infrarouge hyperspectral géostationnaire dans le rapport technique de la NOAA : Geostationary Extended Observations (GeoXO) Hyperspectral InfraRed Sounder Value Assessment Report

Le 21 septembre 2021, la NASA a sélectionné Ball Aerospace & Technologies Corporation de Boulder, Colorado, et L3Harris Technologies Inc. de Fort Wayne, Indiana, pour mener les études de phase A de GXS. Chaque entreprise a mené une étude en phase de définition d'un instrument sondeur géostationnaire et a remis un rapport final en décembre 2022.

Les résultats de ces études ont été utilisés pour établir les exigences de performance pour le contrat de développement d'instruments GXS. La NASA a publié la demande de propositions pour le développement de GXS le 10 février 2022. La NASA prévoit de sélectionner un sous-traitant de développement pour GXS fin août 2023.

Les informations sur cette page sont susceptibles d'être modifiées au fur et à mesure du développement du programme GeoXO.