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उत्तर भारत के कोहरे पर नज़र रखने के लिए मौसम विभाग उपग्रहों का उपयोग कैसे करता है | व्याख्या की


बिहार, उत्तर प्रदेश, उत्तराखंड, हरियाणा, दिल्ली और पंजाब सहित उत्तर भारत के बड़े हिस्से रहे हैं घने कोहरे से जूझ रहे हैं दिसंबर 2023 से, अंतिम सप्ताह सहित।

उदाहरण के लिए, 16 जनवरी को दोपहर लगभग 2 बजे, भारत मौसम विज्ञान विभाग (आईएमडी) ने हरियाणा, चंडीगढ़ और दिल्ली में “बहुत घने कोहरे” की उच्च संभावना की चेतावनी दी, जहां उसने कहा कि “रात में दृश्यता 50 मीटर से कम होगी” /सुबह का समय”। इसने उत्तर प्रदेश, पंजाब और मध्य प्रदेश के लिए समान अलर्ट जारी किया, जहां उसने कहा कि दृश्यता 50-200 मीटर तक सीमित हो सकती है।

सोशल मीडिया प्लेटफॉर्म एक्स (ट्विटर) पर भी आईएमडी ने अलर्ट जारी किया है एमएपीएस INSAT 3D उपग्रह से, और कभी-कभी INSAT 3DR उपग्रह से। इन मानचित्रों में कोहरा स्पष्ट रूप से दिखाई देता है और आईएमडी द्वारा एनोटेट भी किया गया है। हालाँकि, नक्शे के रंगों का क्या मतलब है? और उपग्रहों को अंतरिक्ष से ये चित्र कैसे प्राप्त हुए?

| फोटो क्रेडिट: आईएमडी/एक्स (ट्विटर)

सौर परावर्तन और चमक तापमान

मानचित्रों में से एक के नीचे दाईं ओर एक सुराग था: “नाइट माइक्रोफ़िज़िक्स”। के अनुसार एक कागज फरवरी 2019 में IMD वैज्ञानिकों द्वारा प्रकाशित, INSAT 3D उपग्रह में एक लाल-हरा-नीला, या RGB, इमेजर है, जिसकी छवियों के रंग दो कारकों द्वारा निर्धारित होते हैं: सौर परावर्तन और चमक तापमान।

सौर परावर्तन किसी सतह द्वारा परावर्तित सौर ऊर्जा की मात्रा और उस पर आपतित सौर ऊर्जा की मात्रा का अनुपात है। चमक तापमान का संबंध किसी वस्तु के तापमान और उसकी सतह की संगत चमक के बीच संबंध से होता है। यह तापमान से भिन्न है जैसा कि हम आमतौर पर इसे समझते हैं – जैसे कि वह तापमान जिसे हम ‘महसूस’ करते हैं जब हम गर्म चाय का एक गिलास छूते हैं – क्योंकि चमक तापमान का इस बात से भी लेना-देना है कि चाय का गिलास थर्मल विकिरण कैसे उत्सर्जित करता है, जो विभिन्न आवृत्तियों पर होता है। अलग-अलग दिशाएँ.

INSAT 3D का ‘डे माइक्रोफ़िज़िक्स’ डेटा घटक तीन तरंग दैर्ध्य पर सौर परावर्तन का अध्ययन करता है: 0.5 µm (दृश्यमान विकिरण), 1.6 µm (शॉर्टवेव अवरक्त विकिरण) और 10.8 µm (थर्मल अवरक्त विकिरण)। यानी, डिटेक्टर इन तरंग दैर्ध्य में भारत के ऊपर से आने वाले उपग्रह ट्रैक विकिरण को ऑनबोर्ड करते हैं।

0.5-µm दृश्य संकेत की शक्ति हरे रंग की मात्रा निर्धारित करती है; 1.6-माइक्रोन शॉर्टवेव इन्फ्रारेड सिग्नल की ताकत, लाल रंग की मात्रा; और 10.8-µm थर्मल इंफ्रारेड सिग्नल की ताकत, नीले रंग की मात्रा। इस प्रकार, INSAT 3D कंप्यूटर छवि के प्रत्येक बिंदु पर रंग निर्धारित करता है।

| फोटो साभार: जे. अर्थ सिस्ट। विज्ञान. (2019) 128:36

दिन और रात सूक्ष्मभौतिकी

पेपर के अनुसार, “इस रंग योजना के प्रमुख अनुप्रयोगों में विभिन्न प्रकार के बादलों का विश्लेषण, संवहन के प्रारंभिक चरण, आंधी के परिपक्व चरण, बर्फ क्षेत्र की पहचान और आग का पता लगाना शामिल है।”

उपग्रह बर्फ को कैसे ट्रैक करता है? जबकि बर्फ और बादलों का सौर परावर्तन स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में समान है, बर्फ दृढ़ता से तरंग दैर्ध्य 1.6 µm, यानी शॉर्टवेव इन्फ्रारेड के विकिरण को अवशोषित करती है। परिणामस्वरूप, जब उपग्रह बर्फ पर नज़र रखता है, तो रंग योजना का लाल घटक बहुत कमजोर हो जाता है।

उपग्रह का ‘रात्रि माइक्रोफ़िज़िक्स’ घटक थोड़ा अधिक शामिल है। यहां दो रंग एक सिग्नल से नहीं बल्कि दो सिग्नल के बीच अंतर की ताकत से तय होते हैं। कंप्यूटर दो थर्मल इंफ्रारेड सिग्नलों: 12 µm और 10 µm के बीच अंतर के अनुसार लाल रंग की मात्रा निर्धारित करता है। हरे रंग की मात्रा थर्मल इंफ्रारेड और मध्य इंफ्रारेड सिग्नल के बीच अंतर के अनुसार भिन्न होती है: 10.8 µm और 3.9 µm। नीले रंग की मात्रा में कोई अंतर नहीं है, लेकिन तरंग दैर्ध्य 10.8 µm के थर्मल इंफ्रारेड सिग्नल की ताकत से निर्धारित होता है।

| फोटो साभार: जे. अर्थ सिस्ट। विज्ञान. (2019) 128:36

उदाहरण के लिए, ऊपर की छवि में, डेटा तीन प्रकार के बादलों को इंगित करता है। (‘K’ तापमान को दर्शाता है मतभेद केल्विन में।) एक परिपक्व क्यूम्यलोनिम्बस (“सीबी”) कोशिका, संभवतः एक उष्णकटिबंधीय तूफान का हिस्सा, पश्चिम बंगाल पर लटकी हुई है और ज्यादातर लाल रंग में दिखाई देती है, लेकिन जिसका नीला घटक इंगित करता है कि यह बहुत ठंडा भी है। दिल्ली के उत्तर में, हरे रंग के टुकड़े हावी हैं, जो निचले बादलों की प्रबलता का संकेत देते हैं। उत्तर की ओर भी आकाश में एक ऊंचे और भारी बादल तंत्र का प्रभुत्व है जो निचले बादलों को भी घेर लेता है।

माहौल का खुलासा

दिन और रात के माइक्रोफ़िज़िक्स डेटा को मिलाकर, वायुमंडलीय वैज्ञानिक समय के साथ विभिन्न आकार की नमी की बूंदों और तापमान के अंतर की उपस्थिति को स्पष्ट कर सकते हैं, और बदले में चक्रवातों और अन्य मौसम की घटनाओं के गठन, विकास और कमी को ट्रैक कर सकते हैं।

उदाहरण के लिए, इस तथ्य का लाभ उठाते हुए कि INSAT 3D कई तरंग दैर्ध्य के संकेतों के आधार पर छवियां उत्पन्न कर सकता है, 2019 पेपर के लेखकों ने दिन और रात के माइक्रोफ़िज़िक्स डेटा का प्रस्ताव दिया है, जिसके बारे में उनका कहना है कि यह एक से तीन घंटों में आने वाले तूफान का संकेत देगा।

INSAT 3D और INSAT 3DR दोनों अपने वर्णक्रमीय माप करने के लिए रेडियोमीटर का उपयोग करते हैं। ए रेडियोमीटर एक उपकरण है जो विकिरण के विभिन्न उपयोगी गुणों को मापता है, आमतौर पर पदार्थ के साथ विकिरण की अंतःक्रिया का लाभ उठाकर, उदाहरण के लिए तापमान या विद्युत गतिविधि के रूप में)। दोनों उपग्रह वायुमंडलीय साउंडर्स भी ले जाते हैं। ये ऐसे उपकरण हैं जो तापमान और आर्द्रता को मापते हैं, और जमीन से उनकी ऊंचाई के आधार पर जल वाष्प का अध्ययन करते हैं।

विभिन्न वायुमंडलीय विशेषताओं को समझने के लिए वैज्ञानिक रेडियोमीटर और साउंडर माप को जोड़ते हैं।

2024 में एक और INSAT

के अनुसार इन्सैट 3डीआर ब्रोशरइसका रेडियोमीटर अति-उच्च-रिज़ॉल्यूशन रेडियोमीटर (VHRR) का एक उन्नत संस्करण है जिसका उपयोग कल्पना 1 और INSAT 3A उपग्रहों ने किया था (क्रमशः 2002 और 2003 में लॉन्च किया गया)।

अंतरिक्ष अनुप्रयोग केंद्र इन्सैट 3ए के लिए संक्षिप्त जानकारी कहा गया है: “मौसम संबंधी अवलोकन के लिए, INSAT-3A दृश्य बैंड में 2 किमी रिज़ॉल्यूशन और थर्मल इंफ्रारेड और जल वाष्प बैंड में 8 किमी रिज़ॉल्यूशन के साथ तीन चैनल बहुत उच्च रिज़ॉल्यूशन रेडियोमीटर (VHRR) ले जाता है।” 3डी और 3डीआर ऑनबोर्ड रेडियोमीटर में “स्थानिक रिज़ॉल्यूशन, वर्णक्रमीय चैनलों की संख्या और कार्यक्षमता में महत्वपूर्ण सुधार” हैं।

कल्पना 1 और इन्सैट 3ए, 3डी और 3डीआर उपग्रहों ने भारत की सहायता की मौसम की निगरानी और चेतावनी सेवाएँ उस समय देश में उपलब्ध सर्वोत्तम तकनीक के साथ, और प्रत्येक नया उपग्रह पिछले उपग्रह का बेहतर सुसज्जित संस्करण था। इसलिए जबकि कल्पना 1 का प्रक्षेपण द्रव्यमान 1,060 किलोग्राम था और वह एक प्रारंभिक वीएचआरआर और एक डेटा-रिले ट्रांसपोंडर ले गया था, इन्सैट 3डीआर का प्रक्षेपण द्रव्यमान 2,211 किलोग्राम था – 2016 में – और एक उन्नत वीएचआरआर, एक साउंडर, एक डेटा-रिले ट्रांसपोंडर ले गया। और एक खोज एवं बचाव ट्रांसपोंडर।

भारत ने कक्षा में 15 साल बिताने के बाद सितंबर 2017 में कल्पना 1 को निष्क्रिय कर दिया। इन्सैट 3डी और 3डीआर उपग्रह वर्तमान में पृथ्वी के चारों ओर भूस्थैतिक कक्षाओं में क्रमशः 82 डिग्री और 74 डिग्री पूर्वी देशांतर के झुकाव पर सक्रिय हैं।

फरवरी 2024 में, भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन द्वारा अपने GSLV Mk II लॉन्च वाहन पर दो टन के लॉन्च द्रव्यमान के साथ INSAT 3DS मौसम उपग्रह लॉन्च करने की उम्मीद है। जबकि “3DR” का मतलब “3D रिपीट”, “3DS” है। के लिए खड़ा है “3डी दूसरा दोहराव”।

यह लेख पहली बार लेखक के ब्लॉग पर प्रकाशित हुआ था और अपडेट के साथ यहां पुनः प्रकाशित किया गया है।



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