उपग्रह हवामान अंदाज कसा वर्तवतात?

हा मानवी जीवनाचा अविभाज्य घटक आहे. पाऊस पडणार की नाही? वादळ येणार का? उष्णतेची लाट येईल का? यावर शेती, वाहतूक, उद्योग, आरोग्य व आपत्ती व्यवस्थापन अवलंबून असते. पूर्वी हवामानाचा अंदाज अनुभव, निरीक्षणे व जमिनीवरील मोजमापांवर आधारित असे. पण आज हवामान अंदाज ही एक अत्याधुनिक वैज्ञानिक प्रक्रिया बनली आहे. या प्रक्रियेचा कणा म्हणजे हवामान उपग्रह. अंतराळातून पृथ्वीवर सतत नजर ठेवणारे हे उपग्रह हवमानातील सूक्ष्म बदल टिपून भविष्यातील स्थितीचा अचूक अंदाज घेतात. 

प्रथम पाहू हवामान उपग्रह म्हणजे काय? 

हवामान उपग्रह हे पृथ्वीभोवती फिरणारे किंवा पृथ्वीच्या एका भागावर स्थिर भासणारे कृत्रिम उपग्रह आहेत. हे उपग्रह पृथ्वीवरील ढगांची हालचाल, वातावरणातील तापमान, आर्द्रता, समुद्राच्या पृष्ठभागाचे तापमान, वाऱ्यांची दिशा व वेग आदी महत्त्वाची माहिती सतत गोळा करतात. ही माहिती थेट पृथ्वीवरील ग्राउंड स्टेशनकडे पाठवली जाते. या डेटावर प्रक्रिया करून हवामान खाते आपला अंदाज वर्तवते. 

हवामान उपग्रहांचे प्रकार 

हवामान उपग्रह मुख्यतः 2 प्रकारचे असतात. पहिला प्रकार म्हणजे भूस्थिर उपग्रह (Geostationary Satellites). हे उपग्रह पृथ्वीपासून 36000 किलोमीटर अंतरावर पृथ्वीच्या फिरणाच्या वेगानेच फिरतात. त्यामुळे ते पृथ्वीच्या एका ठराविक भागावर कायम स्थिर असल्यासारखे भासतात. भारतासाठी INSAT-3D व INSAT-3DR हे महत्त्वाचे भूस्थिर उपग्रह आहेत. हे उपग्रह चक्रीवादळ, ढगांची हालचाल व मुसळधार पावसाचे निरीक्षण करण्यासाठी अत्यंत उपयुक्त ठरतात. 

दुसरा प्रकार म्हणजे ध्रुवीय कक्षेतील उपग्रह (Polar Orbiting Satellites). हे उपग्रह पृथ्वीच्या उत्तर व दक्षिण ध्रुवांवरून फिरतात व प्रत्येक फेरीत पृथ्वीचा वेगळा भाग स्कॅन करतात. त्यामुळे संपूर्ण पृथ्वीचा तपशीलवार डेटा मिळतो. NOAA व MetOp ही त्याची प्रमुख उदाहरणे आहेत. तापमान, बर्फाचे आवरण, समुद्रातील बदल यासाठी हे उपग्रह महत्त्वाचे असतात. 

उपग्रह हवामान कसे मोजतात?

उपग्रह प्रत्यक्ष डोळ्यांनी हवामान पाहत नाही. तर ते सेन्सर व कॅमेऱ्यांच्या मदतीने माहिती गोळा करतात. दृश्यमान प्रकाशातील कॅमेरे (Visible Imager) दिवसा ढगांचे स्पष्ट फोटो घेतात. या फोटोंमधून ढगांची जाडी, आकार व पसरलेले क्षेत्र समजते. उदाहरणार्थ, पावसाळ्यात मान्सून ढगांची घनता या प्रतिमांमधून सहज ओळखता येते. 

इन्फ्रारेड सेन्सर (Infrared Sounder) हे ढगांचे व पृथ्वीच्या पृष्ठभागाचे तापमान मोजतात. हे सेन्सर दिवसा व रात्री दोन्ही वेळेस कार्यरत असतात. ढगांचे तापमान खूप कमी असेल, तर ते ढग उंच व शक्तिशाली असल्याचे सूचित करते. यामुळे मुसळधार पावसाची शक्यता वाढते. उदाहरणार्थ, चक्रीवादळाच्या मध्यभागातील ढग अतिशय थंड असतात. 

मायक्रोव्हेव सेन्सर (Microwave Radiometer) ढगांच्या आत डोकावण्याचे काम करतात. हे सेन्सर ढगांच्या जाडीपलीकडे जाऊन पावसाचे थेंब, हिमवृष्टी व ओलाव्याची पातळी मोजतात. त्यामुळे प्रत्यक्ष किती पाऊस पडू शकतो याचा अधिक अचूक अंदाज बांधता येतो. 

ढगांची हालचाल व वाऱ्यांचा अंदाज 

उपग्रह सतत अंतराने घेतलेल्या प्रतिमांमधून ढगांची हालचाल अभ्यासतात. ढग कोणत्या दिशेने व किती वेगाने सरकत आहेत, हे पाहून वाऱ्याची दिशा व वेग समजतो. ढग गोलाकार फिरताना दिसले तर त्या भागात कमी दाबाचा पट्टा तयार होत असल्याचे संकेत मिळतात. अशाच प्रकारे अरबी समुद्र किंवा बंगालच्या उपसागरात चक्रीवादळाची सुरुवात ओळखता येते. (IMD Cyclone Monitoring)

समुद्राच्या पृष्ठभागाच्या तापमानाचे महत्त्व 

हवामानावर समुद्राचा मोठा प्रभाव असतो. उपग्रह समुद्राच्या पृष्ठभागाचे तापमान (Sea Surface Temperature) सतत मोजत असतात. त्यात समुद्राचे तापमान 26.5 अंश सेल्सिअसपेक्षा जास्त असेल, तर चक्रीवादळ तयार होण्यासाठी अनुकूल परिस्थिती निर्माण होते. उदाहरण द्यायचे झाले, तर बंगालच्या उपसागरातील उष्ण पाणी अनेक चक्रीवादळांना ऊर्जा पुरवते. 

संगणकीय मॉडेल्स व हवामान अंदाज 

उपग्रहांकडून मिळणारा डेटा प्रचंड प्रमाणात असतो. हा डेटा थेट अंदाज वर्तवण्यासाठी वापरता येत नाही. तो प्रथम सुपरकॉम्प्युटरवर आधारित हवामान मॉडेल्समध्ये टाकला जातो. या मॉडेल्समध्ये वातावरणाचे भौतिक नियम, दाब, तापमान, आर्द्रता व वाऱ्याचे समीकरणे वापरली जातात (Numerical Weather Prediction). त्यावरून पुढील काही तास, दिवस व आठवड्यांचा अंदाज बांधला जातो. 

अलीकडे कृत्रिम बुद्धिमत्ता व मशीन लर्निंगचा वापरही वाढला आहे. मागील अनेक वर्षांचा डेटा व सध्याची स्थिती यांची तुलना करून एआय अधिक अचूक अंदाज वर्तवण्यास मदत करते (AI in Weather Forecasting).

 भारतातील हवामान अंदाज प्रणाली 

भारतात ISRO उपग्रह तयार करते, तर भारतीय हवामान विमान (IMD) हवामानाचा अंदाज जाहीर करते. INSAT मालिकेतील उपग्रह, Doppler Radar व जमिनीवरील हवामान केंद्रे यांचा एकत्रित वापर करून आयएमडी चक्रीवादळ येण्याच्या 3 ते 5 दिवस अगोदर इशारे देऊ शकते. यामुळे ओडिशा, आंध्र प्रदेश व पश्चिम बंगालमध्ये लाखो लोकांचे प्राण वाचले आहेत. 

शेतकरी, आपत्ती व्यवस्थापन व सामान्य माणूस 

उपग्रह आधारित हवामान अंदाजाचा थेट फायदा शेतकऱ्यांना होतो. पेरणी, फवारणी व कापणी यांचे नियोजन पावसाच्या अंदाजावर आधारित असते. आपत्ती व्यवस्थापनात पूर, दुष्काळ व वादळांसाठी आधीच तयारी करता येते. विमानसेवा व जहाज वाहतूकही हवामान अंदाजावर अवलंबून असते. 

आत्ता पाहू उपग्रह नसते तर काय झाले असते? 

हवामान उपग्रह नसते तर चक्रीवादळासारख्या अस्मानी संकटांमुळे प्रचंड जीवितहानी झाली असती. त्यामुळे आधुनिक समाजाची सुरक्षितता या उपग्रहांवरच आहे, असे म्हटले तर वावगे ठरत नाही. हवामान उपग्रहांचा अंदाज केवळ वैज्ञानिक करामत नाही, तर मानवी जीवनरक्षक प्रणाली आहे. त्यामुळे अंतराळ विज्ञान हे फक्त प्रयोगशाळेपरुते मर्यादित न राहता आत सर्वसामान्य नागरिकांसह देशाच्या सुरक्षिततेसाठी थेट जोडलेले विज्ञान बनले आहे. 

0+ Great