Observatorioirsb

Bagaimana Satelit Digunakan untuk Mengamati Lautan?

Satelit adalah alat luar biasa untuk mengamati Bumi dan samudra biru besar yang menutupi lebih dari 70 persen planet kita. Dengan penginderaan jarak jauh dari orbitnya jauh di atas Bumi. Satelit memberi kita lebih banyak informasi daripada yang mungkin diperoleh hanya dari permukaan.

Menggunakan satelit, para peneliti NOAA mempelajari laut dengan cermat. Informasi yang dikumpulkan oleh satelit dapat memberi tahu kita. Tentang batimetri samudra, suhu permukaan laut, warna samudra, terumbu karang, serta laut dan danau es. Ilmuwan juga menggunakan sistem pengumpulan data pada satelit untuk menyampaikan sinyal dari pemancar di darat kepada peneliti di lapangan. Digunakan dalam aplikasi seperti mengukur tinggi pasang surut dan migrasi paus. Pemancar di satelit juga menyampaikan informasi posisi dari suar darurat untuk membantu menyelamatkan nyawa. Saat orang berada dalam kesulitan di kapal, pesawat terbang, atau di daerah terpencil. Berikut ini hanya beberapa dari sekian banyak cara satelit membantu kita mempelajari lebih lanjut tentang lautan kita:

Suhu Permukaan Laut

Mengetahui suhu permukaan laut dapat memberi tahu para ilmuwan banyak hal tentang apa yang terjadi di dalam dan sekitar laut. Perubahan suhu mempengaruhi perilaku ikan, dapat menyebabkan pemutihan karang, dan mempengaruhi cuaca di sepanjang pantai. Citra satelit suhu permukaan laut juga menunjukkan pola sirkulasi air. Contohnya termasuk lokasi upwelling, yang ditandai dengan air dingin yang naik dari kedalaman, seringkali di dekat pantai; dan arus air hangat, seperti Arus Teluk. Instrumen yang paling umum digunakan untuk mengumpulkan suhu permukaan laut. Adalah instrumen Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) di atas satelit NOAA / NASA Suomi NPP. Sensor ini menangkap data baru setiap hari, memungkinkan para ilmuwan untuk mengumpulkan serangkaian peta. Yang menunjukkan variasi suhu permukaan laut dari waktu ke waktu untuk berbagai wilayah di seluruh dunia.

Warna Permukaan Laut

Satelit juga memberikan informasi tentang warna lautan. Misalnya, data warna membantu peneliti menentukan dampak banjir di sepanjang pantai, mendeteksi bulu sungai. Dan menemukan mekarnya ganggang berbahaya yang dapat mencemari kerang dan membunuh ikan lain serta mamalia laut. Data warna laut dari satelit memungkinkan kita tidak hanya untuk mengidentifikasi di mana alga mekar terbentuk. Tetapi juga untuk memprediksi ke mana alga itu mungkin melayang di masa depan. Pabrik pengolahan juga menggunakan ramalan pertumbuhan alga yang dibuat oleh NOAA. Untuk memutuskan kapan harus mengubah formula pengolahan airnya untuk menangani alga.

Perubahan Permukaan Laut

Salah satu potensi dampak perubahan iklim yang paling signifikan adalah kenaikan permukaan laut. Yang dapat menyebabkan genangan di wilayah pesisir dan pulau-pulau, erosi garis pantai. Dan kerusakan ekosistem penting seperti lahan basah dan mangrove. Pengukuran radar altimeter satelit dapat dikombinasikan dengan orbit pesawat ruang angkasa yang diketahui secara tepat. Untuk mengukur permukaan laut secara global dengan akurasi yang belum pernah terjadi sebelumnya. Pengukuran perubahan jangka panjang di permukaan laut rata-rata global menyediakan cara. Untuk menguji prediksi model iklim tentang pemanasan global.

Pemetaan

Citra satelit juga dapat digunakan untuk memetakan fitur-fitur di dalam air, seperti terumbu karang. Geologi dasar laut jauh lebih sederhana daripada geologi benua karena tingkat erosi lebih rendah. Dan juga karena benua telah mengalami banyak tabrakan yang terkait dengan pembukaan dan penutupan cekungan laut. Terlepas dari kemudaan dan kesederhanaan geologisnya, sebagian besar dasar laut yang dalam ini masih kurang dipahami karena tertutup oleh lautan. Sampai saat ini, kapal hanya memetakan sebagian kecil dari dasar laut. Namun berkat gravitasi, permukaan laut memiliki tonjolan dan cekungan lebar yang meniru topografi dasar laut. Tonjolan dan kemiringan ini dapat dipetakan menggunakan altimeter radar yang sangat akurat yang dipasang pada satelit.

Cuaca

Laut memainkan peran utama dalam mengatur cuaca dan iklim planet. Data cuaca mungkin merupakan aplikasi teknologi satelit yang paling terkenal. Sistem satelit cuaca operasional NOAA terdiri dari dua jenis satelit. Satelit lingkungan operasional geostasioner (GOES) untuk prakiraan jarak pendek, peringatan, dan pengamatan; dan satelit yang mengorbit kutub untuk prakiraan jangka panjang. Kedua jenis satelit tersebut diperlukan untuk menyediakan sistem pemantauan cuaca global yang lengkap.

Pelacakan

Satelit yang menyediakan citra lingkungan juga dapat digunakan bersama dengan organisasi lain yang menerima data dari berbagai sensor. Misalnya, hewan laut, seperti penyu dan manate, dapat dilengkapi dengan pemancar yang menyampaikan informasi tentang lokasinya ke satelit yang mengorbit. Teknologi serupa juga digunakan untuk pencarian dan penyelamatan manusia.…

Menggunakan Kecerdasan Buatan untuk Memprediksi Cuaca Buruk dengan Lebih Baik

Peneliti membuat algoritma AI untuk mendeteksi formasi awan yang mengarah ke badai.

Saat meramalkan cuaca, ahli meteorologi menggunakan sejumlah model dan sumber data untuk melacak bentuk dan pergerakan awan. Yang dapat mengindikasikan badai hebat. Namun, dengan kumpulan data cuaca yang semakin berkembang dan tenggat waktu yang semakin dekat. Hampir tidak mungkin bagi mereka untuk memantau semua formasi badai – terutama yang berskala kecil – secara real time.

Kini, ada model komputer yang dapat membantu para peramal cuaca mengenali potensi badai hebat dengan lebih cepat dan akurat. Ini semua erkat tim peneliti di Penn State, AccuWeather, Inc., dan University of Almería di Spanyol. Mereka telah mengembangkan kerangka kerja berdasarkan pengklasifikasi linier pembelajaran mesin. Semacam kecerdasan buatan – yang mendeteksi gerakan rotasi di awan dari citra satelit yang mungkin tidak diketahui. Solusi AI ini berjalan pada superkomputer Bridges di Pittsburgh Supercomputing Center.

Data

Steve Wistar, ahli meteorologi forensik senior di AccuWeather, mengatakan bahwa memiliki alat ini untuk mengarahkan pandangannya ke formasi. Yang berpotensi mengancam dapat membantunya membuat ramalan yang lebih baik.

“Peramalan terbaik menggabungkan data sebanyak mungkin,” katanya. “Ada begitu banyak hal yang harus diperhatikan, karena suasananya sangat kompleks. Dengan menggunakan model dan data yang kami miliki [di depan kami], kami mengambil cuplikan dari tampilan atmosfer yang paling lengkap.”

Dalam studi mereka, para peneliti bekerja dengan Wistar dan ahli meteorologi AccuWeather lainnya. Untuk menganalisis lebih dari 50.000 citra satelit cuaca AS yang bersejarah. Di dalamnya, para ahli mengidentifikasi dan memberi label bentuk dan gerakan awan “berbentuk koma”. Pola awan ini sangat terkait dengan formasi siklon. Yang dapat menyebabkan peristiwa cuaca buruk termasuk hujan es, badai petir, angin kencang, dan badai salju.

Kemudian, dengan menggunakan visi komputer dan teknik pembelajaran mesin. Para peneliti mengajarkan komputer untuk secara otomatis mengenali dan mendeteksi awan berbentuk koma pada citra satelit. Komputer kemudian dapat membantu para ahli dengan menunjukkan secara real time di mana, di lautan data. Dapat memusatkan perhatian mereka untuk mendeteksi permulaan cuaca buruk.

“Karena awan berbentuk koma adalah indikator visual dari peristiwa cuaca buruk. Skema kami dapat membantu ahli meteorologi memperkirakan peristiwa tersebut”. Kata Rachel Zheng, mahasiswa doktoral di Sekolah Tinggi Ilmu dan Teknologi Informasi di Penn State dan peneliti utama di proyek.

Akurasi

Para peneliti menemukan bahwa metode mereka dapat secara efektif mendeteksi awan berbentuk koma dengan akurasi 99 persen. Dengan rata-rata 40 detik per prediksi. Itu juga mampu memprediksi 64 persen peristiwa cuaca buruk. Mengungguli metode deteksi cuaca buruk lainnya yang ada.

“Metode kami dapat menangkap sebagian besar awan berlabel manusia, berbentuk koma,” kata Zheng. “Selain itu, metode kami dapat mendeteksi beberapa awan berbentuk koma sebelum sepenuhnya terbentuk. Dan deteksi kami terkadang lebih awal dari pengenalan mata manusia.”

“Panggilan bisnis kami adalah menyelamatkan nyawa dan melindungi properti,” tambah Wistar. “Semakin awal pemberitahuan kepada orang-orang yang akan terkena dampak badai, semakin baik kami menyediakan layanan itu. Kami mencoba untuk mengeluarkan informasi terbaik sedini mungkin.”

Proyek ini meningkatkan pekerjaan sebelumnya antara AccuWeather dan kelompok penelitian College of IST. Yang dipimpin oleh profesor James Wang, yang merupakan penasihat disertasi Zheng.

“Kami menyadari ketika kolaborasi kami dimulai [dengan AccuWeather pada tahun 2010]. Bahwa tantangan signifikan yang dihadapi ahli meteorologi dan ahli iklim adalah memahami jumlah data yang luas dan terus meningkat. Yang dihasilkan oleh satelit observasi Bumi, radar, dan jaringan sensor,” kata Wang. “Sangatlah penting untuk memiliki sistem komputerisasi yang menganalisis dan belajar dari data. Sehingga kami dapat memberikan interpretasi data yang tepat waktu. Dan tepat dalam aplikasi yang sensitif terhadap waktu seperti prakiraan cuaca buruk.”

Dia menambahkan, “Penelitian ini merupakan upaya awal untuk menunjukkan kelayakan interpretasi berbasis kecerdasan buatan. Dari informasi visual terkait cuaca kepada komunitas penelitian. Lebih banyak penelitian untuk mengintegrasikan pendekatan ini dengan model prediksi cuaca numerik yang ada. Dan model simulasi lainnya kemungkinan akan membuat ramalan cuaca lebih akurat dan berguna bagi orang-orang. ”

Kesimpulan

Wistar menyimpulkan. “Manfaat [dari penelitian ini] adalah menarik perhatian seorang peramal yang sangat sibuk ke sesuatu yang mungkin telah terlewatkan.”…