Ilmakehän koostumusta mittaavat satelliitit

Satelliitteja hyödynnetään nykyään myös ilmakehän kemiallisen koostumuksen mittaamisessa. Ilmakehässä olevat kaasut absorboivat ja emittoivat valoa kullekin kaasulle ominaisilla aallonpituuksilla. Näitä kaasujen ominaisuuksia hyödynnetään satellittimittalaitteissa, jotka havaitsevat ilmakehän läpi kulkenutta valoa käyttäen eri aallonpituusalueita.

 
ENVISAT -sateliitti (Kuva:ESA)
 

Tyypillisesti satelliitit käyttävät ultraviolettivalon, näkyvän valon ja infrapunavalon aallonpituuksia  tai  pidempiä mikroaaltoja. Tärkeimpiä mitattavia kaasuja ovat otsonikemiaan liittyvät kaasut, kasvihuonekaasut ja ilman laatuun vaikuttavat kaasut. Ilmakehän koostumusta mitataan tällä hetkellä ainoastaan satelliiteista, jotka sijaitsevat n. 400-800 km korkeudessa. Nämä satelliitit kiertävät maapallon tyypillisesti napojen kautta n. 15 kertaa vuorokaudessa. Tällä hetkellä suunnitellaan kuitenkin myös mittalaitteita geostationaariselle radalle.

Mittauksia tehdään käyttäen kahta eri geometriaa. Nadiiri geometriassa mittauksia tehdään suoraan alaspäin kohti maapalloa ja sitä käytetään, kun ollaan kiinnostuneita kaasujen kokonaismäärästä tai tutkitaan ilmakehän alaosien koostumusta. Tällaisilla mittalaitteilla päästään nykyään n. 13x24 km maantieteelliseen erottelukykyyn ja mittauksilla katetaan koko maapallo vuorokaudessa. Limb geometriaa käyttävät instrumentit sen sijaan tekevät mittauksia vinosti kohti ilmakehää niin, että maapallo jää näkökentän alapuolelle. Koska kaasujen määrä vaihtelee ilmakehän eri kerroksissa on myös tärkeää, että voidaan tutkia kaasujen korkeusjakaumaa. Tämä voidaan parhaiten tehdä käyttäen eri korkeudelta tehtyjä mittauksia limb geometriassa. Näin voidaan saavuttaa n. 2-3 km erottelukyky korkeussuunnassa.

Satelliitesta voidaan tehdä mittauksia jatkuvasti ja niillä saadaan hyvä maantieteellinen kattavuus joka sisältää myös asumattomat seudut. Tulevaisuudessa satellittihavainnoilla tulee olemaan kasvava merkitys ilmastonmuutoksen ja ilman laadun tutkimuksessa sekä mm.  päästörajoitusten ja niiden vaikutusten seuraamisessa.

Etelämantereen otsonin jakauma marraskuussa 2009 OMI- mittalaitteen havainnoimana. Sininen alue kuvastaa otsoniaukkoa, joka on syvimmillään eteläisen pallonpuoliskon kevään aikana.