Михаил Зимин рассказал об истории развития технологий и методов дистанционного зондирования Земли, их современных возможностях, мифах, представил проекты практического применения материалов спутниковой съемки:

— Дистанционное зондирование как таковое зародилось очень давно. В 1826 году французским ученым был получен первый фотографический снимок. С этого снимка началась эра фотографии. Наряду с развитием фотографических методов появились первые летательные аппараты. Появились воздушные шары и первый человек, который поднялся над землей для того, чтобы запечатлеть ее сверху, был Гаспар Надар.

Методы съемки постоянно совершенствовались. Во время гражданской войны между Севером и Югом в Соединенных Штатах уже активно применялись шары-пилоты, чтобы исследовать как позиции противника, так и метеопоказатели. Первым человеком, который занимался «дистанционной метеорологией», стал Тадеуш Лоу, который в апреле 1861 года для целей наблюдений за погодой поднялся на воздушном шаре в небо и сильным ветром был снесен в район активных боевых действий, где был захвачен в плен как шпион. В конечном счете, он был освобожден и стал руководить корпусом воздушных шаров армии США, используемых в целях разведки вплоть до 1863 г.

В начале XX в. появились первые летательные аппараты, а соответственно и новые возможности регистрации. Во время Первой мировой войны данные с летательных аппаратов использовались в разведывательных целях. На исходе второй мировой войны Германия начинает использовать ракеты, что знаменует новый этап развития дистанционного зондирования. 24 октября 1946 года, вскоре после окончания второй мировой войны группа солдат и ученых в пустыне Нью-Мексико осуществили запуск модифицированной немецкой ракеты Фау-2 (V-2). На этой ракете была установлена 35-миллиметровая камера, на которую впервые из космоса была запечатлена наша планета (высота съемки составила около 100 км).

Далее технологии начинают развиваться более стремительно: СССР запускает первый искусственный спутник Земли (Спутник-1, 1957 г.), первый человек летит в космос (Ю. Гагарин, 1961 г.).

С 60-х годов начинается развитие космических методов дистанционного зондирования. В течение 60-х годов США запускает на околоземную орбиту около десятка спутников TIROS, основное предназначение которых — это мониторинг метеорологической информации. На спутниках была установлена телевизионная камера, которая с периодичность один раз в сутки, позволяла получать информацию о динамике различных слоев атмосферы.

Именно изображения, полученные из космоса, позволили сделать прорыв в метеорологической науке в целом. Именно они позволили ученым раскрыть глобальную структуру циркуляции атмосферы.

В дальнейшем начинает формироваться самостоятельный аэрокосмический сегмент дистанционного зондирования, работающий на внутреннюю экономику различных стран. Наряду с СССР и США, с середины 80-х годов, свои ресурсные космические программы открывают Индия и Франция.

К началу XXI века, благодаря значимому технологическому прорыву в области информационных технологии, сформировалось коммерческое направление развития технологий космической съемки.

Сегодня спутниковые съемочные системы способны увидеть практически всё на земной поверхности, заглянуть немного вглубь земной поверхности и под воду. Сегодня мы можем получать снимки ежедневно, даже с дискретизацией в 15 минут. Другой дело, что они будут различны по своим свойствам.

Есть очень много сюжетов в различных фильмах. К примеру, бежит человек по улице и кто-то кому-то по рации говорит, что за этим человеком нужно наблюдать. И камера со спутника следит за бегущим человеком. Человек бежит пять минут, десять, двадцать, а камера всё снимает. Пока что это остается на уровне бондианы. То есть сегодняшние технологии не позволяют получить видеокартинку с такой высокой дискретизацией во времени.

Данные дистанционного зондирования используются в сельском хозяйстве, лесном хозяйстве, при экологическом мониторинге территорий и акваторий, проводки судов в замерзающих акваториях, изучения и охраны популяции животных и т.д.

[О практике использования космических снимков смотрите подробнее в видеофайле]

Какую метеорологическую информацию позволяют получать спутники съемки? Мы можем изучать облака, вертикальную структуру атмосферы, температуру земной поверхности, воды, температуру верхней границы облачности, пылевые бури, вести мониторинг циклональной деятельности.

Основной организацией, которая сегодня объединяет весь потенциал метеорологической съемки, является EUMETSAT. На сегодняшний день в нее входят 26 государств-членов. Это межправительственная организация, преследующая цель создания и эксплуатации европейской метеорологической спутниковой системы за счет запуска спутников и предоставления цифровых данных о погоде конечным потребителям. Также осуществляется оперативный мониторинг климатических изменений на планете.

Какова группировка отечественных метеоспутников? Сегодня на орбите трудятся российские метеоспутники «Метеор-М №1» и «Электро-Л». Проблема в том, что данные спутники не достаточно хорошо калиброваны, и они не позволяю получать те продукты, на которых можно было бы основывать четкий метеорологический мониторинг. В следующем году ожидается запуск еще одного гидрометеорологического спутника и, наверное, будут приложены усилия для формирования этих калибровочных параметров и для привноса своей информации в глобальный фонд метеоданных.

Павел Константинов:

— Гидрометеорологическая информация со спутников используется при мониторинге тропических циклонов, лесных пожаров, ледового покрова, горных оледенений, при наблюдениях за аэрозолями в атмосфере, регистрации экологических нарушений и т.д.

Метеорологический феномен, который был открыт с помощью спутников, это полярные мезоциклоны — интенсивные циклоны, формирующиеся над океаном с горизонтальным масштабом 100-200 км. Данные мезоциклоны маложивущие. Среднее время жизни каждого из них порядка 20 часов. Поэтому их довольно сложно наблюдать и предсказывать погоду на полярных аэродромах.

Чего пока не могу спутники дистанционного зондирования? Это определение температуры воздуха в нижних слоях атмосферы. Спутники успешно определяют температуру самой земной поверхности, но для ряда задач требуются температурные показатели именно приземных слоев воздуха. К примеру, если изучить такой феномен, как городской остров тепла — как известно в городе теплее, чем в пригороде, особенно в зимний период — то можно сэкономить значительное количество средств, не производя избыточное сжигание ископаемого топлива, которое используется для отопления. Отследить со спутника динамику острова тепла очень сложно.

Не позволяют спутники пока определять вид осадков в подоблачном слое атмосферы (эта задача актуальна ля аэропортов), а также вертикальный профиль температуры с высоким разрешением.

Вопрос от слушателей:

— Где готовят специалистов в области космической метеорологии?

П. Константинов: — На географическом факультете МГУ, к примеру. Сегодня в учебный процесс факультета внедрены все современные технологии дистанционного зондирования Земли из космоса.

М. Зимин: — На географическом факультете сегодня сформирована уникальная информационная система (функционирует на основе технологий Инженерно-технологического центра «СКАНЭКС»). У факультета, и у МГУ в целом есть своя приемная станция данных ДЗЗ.

Вопрос от слушателей:

— Какова степень поддержки космической метеорологии со стороны государства?

М. Зимин: — Метеорологическая информация — это некоммерческая сфера. Во всем мире ее финансируют именно государства. Сегодня финансирование в России данного направления меньше, чем в СССР, но отрасль не стоит на месте, надеемся на развитие. Метеоснимки доступны в сети интернет, их можно свободно просматривать и скачивать. В целом космос становится всё более открытым.

В РИА Новости 19 ноября 2012 г. состоялась публичная лекция «Прогноз погоды: взгляд из космоса»		Руководитель отдела ИТЦ «СКАНЭКС», к.г.н. Михаил Зимин	Старший преподаватель кафедры метеорологии и климатологии географического факультета МГУ, к.г.н. Павел Константинов