Meteorolojik Uydular


4. EUMETSAT Uydu Programı

4.2. Kutupsal Yörüngeli Uydular

4.2.3. EPS – İkinci Nesil (SG) Uydu Sistemi

EUMETSAT Kutupsal Yörünge Uydu Sistemi, 2020- 2040 yıllarında hizmette kalması ve NOAA Joint Polar Sistemini desteklemesi planlanmaktadır. Operasyonel meteoroloji ve iklim çalışmalarını katkıda bulunacak ve kullanıcıların taleplerini karşılamak için geliştirilecektir. ESA, NOAA, DLR ve CNES işbirliği ile yer ve uzay hizmetleri yapılandırılacaktır.

EPS-SG, Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi (National Oceanic and Atmospheric Administration – NOAA) ile birlikte tesis edilmesi planlanan ve İlk Birleşik Kutupsal Yörüngeli Sistem’in (Initial Joint Polar System – IJPS) devamı niteliğinde olan Ortaklaşa Kutupsal Yörüngeli Sistem’ine (Joint Polar System – JPS) Avrupa’nın katkısıdır.

Küresel ölçekteki kapsamları ve alçak yörüngeye sahip aktif ve pasif sensörleri sayesinde kutupsal yörüngeli uydular sayısal hava tahminlerine en önemli pozitif etkiye sahiptir. EUMETSAT ve NOAA tarafından paylaşılan İlk Birleşik Kutupsal Yörüngeli Sistem (IJPS) şu anda tüm gözlem çeşitlerinden edinilmiş ve sayısal hava tahmini modellerine entegre edilmiş gözlemlerden elde edilen bir günlük hava tahminlerinin hata oranını %45’e kadar azaltmaktadır.

Kutupsal yörüngeli uydular ayrıca yüksek enlemlerde ki etkisi yüksek hava için kritik olan eş zamanlı gözleme (nowcasting) eşsiz kızıl ötesi ve mikrodalga görüntü girdileri sunmaktadır. Bu gözlemler EUMETSAT’ın tüm üye ve işbirlikçi ülkeleri için son derece önemlidir.

EPS-SG programının sayısal hava tahminlerine dayalı tüm tahmin çeşitleri için, 2020 – 2040 yılları arasında ki zaman dilimi için, en önemli uydu gözlem kaynağı olması beklenmektedir. JPS’e entegrasyonu, Meteorolojik Uydular için Koordinasyon Grubu ve Dünya Meteoroloji Teşkilatı ile koordinasyonu ile EPS-SG’nin üye ülkeler için sosyo-ekonomik yararları arttırması ve ilave yararları güçlendirmesi beklenmektedir.

Avrupa Uzay Ajansı, bazı temel cihazları geliştirecek olan Fransa Uzay Ajansı ve Alman DLR Uzay İdaresi ile birlikte, Metop-SG (İkinci Nesil Metop) uydusunu ve bir takım cihazları geliştirecektir.

EUMETSAT, uyduların fırlatılması ve Fırlatma Erken Operasyon Faz’ı (The Launch Early Operation Phase – LEOP) gibi bazı servisleri ve 21 yıl boyunca uyduların işletmesini sağlayacaktır.

EPS-SG Dizaynı

EPS-SG iki adet paralel uydu serisi içermektedir (Metop-SG A ve Metop-SG B).

1. Metop-SG A serisi optik görüntüleme, kızıl ötesi ve mikrodalga sounding, aerosol görüntüleme ve radyo örtüleme görevlerine sahiptir. Ayrıca, Copernicus Sentinel-5 görevini barındırır.

2. Metop-SG B serisi mikrodalga ve milimetre altı dalga görüntüleme, saçılma ölçme ve radyo örtme görevlerine adanmıştır. Ayrıca, ARGOS veri toplama sistemini barındırır.

Her bir tip için üç uydu serisi (toplamda altı) ve paralel uydu operasyonlarına olanak tanıyacak takım uydu yerleştirme senaryosu planlanmaktadır.

Teknik Detaylar

METOP-SG AMETOP SG B
İlk Fırlatma2021 Ortası2022 Sonu
Yörünge ve YükseklikLEO, 817 kmLEO, 817 km
Ağırlık4200 kg4000 kg
Dizayn Ömrü7.5 yıl7.5 yıl

Cihazlar

CİHAZUYDUSAĞLAYICI
Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI-NG) Metop-SG A CNES
Visible/Infrared Imager (METimage) Metop-SG A DLR
Microwave Sounder (MWS)Metop-SG A ESA
Radio Occulation (RO) Metop-SG A ve
Metop-SG B
ESA
Multi-viewing, multi-channel, multi-polarisation Imager (3M)Metop-SG AvESA
Sentinel-5 Metop-SG ACopernicus/ESA
Scatterometer (SCA)Metop-SG B ESA
Microwave Imager (MW)Metop-SG B ESA
Ice Cloud Imager (ICI)Metop-SG B ESA
Advanced Data Collection (ADCS-4)Metop-SG B CNES

EPS-SG Servisleri

EPS-SG sistemi ile elde edilen gözlem verilerinin son kullanıcılara dağıtılması için bir takım operasyonel veri dağıtım servisi tanımlanmıştır.

Küresel Veri Servisi

Cihaz verisi edinildikten ve geometrik tutarlılık, kalibre edilmiş ışınım değerleri ve bir takım jeofiziksel değişkenlerin küresel kapsamda elde edilmesi üzere yer birimi tarafından işlendikten sonra kullanıcılara gerçek zamanlıya yakın bir zamanda ulaştırılacaktır. İşlenmiş veriler kullanıcılara öncelikli olarak EUMETCast aracılığı ile ulaştırılacaktır. Meteorolojik veri Ulusal Meteoroloji Servisleri’ne ve ECMWF’e, Dünya Meteoroloji Teşkilatı Küresel Telekomünikasyon Sistemi (Global Telecommunications System - GTS) ve Bölgesel Meteorolojik Veri İletişim Ağı (the Regional Meteorological Data Communication Network – RMDNC) ile de gönderilecektir.

EPS-SG verisi işlemenin özeti
Şekil 21: EPS-SG verisi işlemenin özeti

Gözlemlerin coğrafik konumuna bağlı olarak, cihaz tarafından yapılan gözlem ile verinin EUMETCast ile kullanıcılara ulaşması arasında geçecek süre 70 dakika ya da daha az olacaktır.

Tipik bir örnek olarak, Şekil 22 IAS görevi için 24 saatlik bir zaman diliminde konumsal kapsamı küresel olarak göstermektedir (mavi çizgiler uydunun yer izini göstermektedir).

Metop-SG yer izi ile IAS kapsamı
Şekil 22: Metop-SG yer izi ile IAS kapsamı

Bölgesel Veri Servisi

Bölgesel veri dağıtım sistemi, yalnızca belirli bir İlgi Alanı’na (Area of Interest – AOI) uygulanabilir olduğu için küresel veri dağıtım servisinden farklılık gösterir. Bölgesel veri dağıtım için dakiklik yukarıda bahsedilen 70 dakikanın 30 dakika olması şeklinde geliştirilmiştir.

Bölgesel veri servisi, alıcı yer istasyonlarını kullanan ve kuzey kutup istasyonlarından gelen verilere, AOI bölgelerine hızlıca iletebilmek için, öncelik sağlayan bir doğrudan yayın sistemi kullanmaktadır. Şu anda AOI bölgesi, Şekil 23’de de gösterildiği üzere, ana hatlarıyla 300 ile 800 Kuzey ve 650 Batı ile 500 Doğu arası Kuzey Atlantik ve Avrupa’yı kapsamaktadır.

Bölgesel görev AOI
Şekil 23: Bölgesel görev AOI

Hali hazırda var olan EPS EARS doğrudan yayın istasyonlarının, AOI bölgesini kapsamak üzere, tekrardan kullanılması ve gerekli görüldüğü takdirde ilave istasyonların eklenmesi planlanmaktadır.

İstasyonlar tarafından alınan veriler işlenmek ve kullanıcılara EUMETCast aracılığı ile gönderilmek üzere gerçek-zamanlı olarak EUMETSAT Merkez’e iletilmektedir. AOI verisi algılandıktan 30 dakika sonra, kısa vadeli bölgesel sayısal hava tahmin modellerine uygun hale getirilmiş halde kullanıcılara ulaştırılacaktır.

AOI’dan her bir uydu yörüngesi görünür olmayacaktır. AOI bölgesi üzerinden, 5 günlük bir zaman dilimi için, 24 alçalan ve 28 yükselen uydu geçişi olacaktır (bu durum, uydu yörüngelerinin yaklaşık dörtte üçünün AOI üzerinde bir şekilde görünür olacağı anlamına gelmektedir).

Yerel Veri Servisi

Cihazın tüm verileri, uydunun görebildiği tüm alıcı istasyonlara gerçek-zamanlı olarak yayınlanacaktır (doğrudan yayın). Bu aktarım X-Bant kullanılarak yapılacaktır ve 3 metrelik bir anten ve kullanıcı istasyonları tarafından algılanmaya imkan verecektir. Veri yalnızca uydunun görüş alanı ile sınırlı olacaktır, fakat gerçek-zamanlı olması nowcasting uygulamaları ve kısa vadeli sayısal hava tahminleri için kullanışlı olacaktır.

Doğrudan yayın verisi ayrıca cihaz kalibrasyon verisi, uydunun telemetri verisi ve yönetim mesajlarını da içerecektir.

Arşiv ve Edinme

Cihaz verisi arşivlenecek ve internet aracılığı ile de edinilebilecektir.

EPS-SG Yer Birimi

EPS-SG Genel Yer Birimi (Overall Ground Segment – OGS) EPS-SG Görevi’nin amaçlarını gerçekleştirebilmesi için gerekli olan yer işleyişlerini destekleyecektir.

OGS’nin ana fonksiyonları aşağıdaki gibi olacaktır:

  • EPS-SG Küresel ve Bölgesel sistemlerinin parçası olarak, EPS-SG küresel ve bölgesel verilerini toplamak, işlemek ve son kullanıcılara yaymak.
  • Yörüngede ki Metop-SG uydularının izlenmesi, kontrol edilmesi ve işletilmesi.
  • EPS-SG küresel verisini arşivlenmek, arşivden çevrimdışı bilgi edinmek ve kullanıcı destekleme servisleri sağlamak.
  • Ürünlerin kalibrasyon ve doğruluk kontrollerini yapmak, Metop-SG cihazının durumunu ve ürün kalitesini rutin olarak kontrol etmek.

EPS-SG Genel Yer Birimi’nin özeti
Şekil 24: EPS-SG Genel Yer Birimi’nin özeti

OGS üç ana bloktan oluşacaktır:

  • Görev Kontrol ve Operasyonları (Mission Control and Operations – MCO)

  • MCO bloğu, Metop-SG uzay aracının İzleme, Telemetri ve Kontrol sistemi (TT&C) dahil olmak üzere uçtan uca izlenmesi ve kontrolünü sağlar.
  • Uydu Yükü Verisi Edinmesi ve İşlenmesi (Payload Data Acquisition and Processing – PDAP)

  • PDAP bloğu, veri edinmesinden level 1 ve level 2 ürünlerin oluşturulmasına kadar olan zincirin uçtan uca tamamlanmasını sağlar.
  • EUMETSAT Çok Görevli Unsurları (EUMETSAT Multi Mission Elements – MMEs)
    MME’ler EUMETSAT’ın operasyonel tesisleri ve hali hazırda var olan programlar için kullanılan altyapılarıdır. Dört gruba ayrılırlar: altyapı, veri merkezi, izleme ve yayma. Büyütme ve güncelleştirmelerden sonra EPS-SG tarafından kullanılacaklardır.

Yukarıda bahsedilen bloklar daha önceden kullanılan EUMETSAT unsurları, ayrıca temin edilen servisler ve NOAA ile CNES gibi bazı partnerler tarafından sağlanan unsurlar ile tamamlanacaktır.