امروزه علم این موضوع را ثابت کرده است که در طول حیات کره زمین، تغییرات آب و هوایی زیادی صورت گرفته است و در حال حاضر شاخص های زیادی وجود دارند که نشان میدهند تغییرات طبیعی با مداخله ی بشر در طبیعت تسریع یافته است و به همین دلیل، بشر در وقوع بلایای طبیعی از جمله گرم شدگی جهانی، بالا آمدن سطح آبها، تخریب جنگلها، سوراخ شدن لایۀ ازن، بارانهای اسیدی و کاهش تنوع گونه های زیستی دخالت داشته است.

دانشمندان با مشاهدات و اندازه گیری ها به این نتیجه رسیده اند که عناصر جوی از قبیل ابرها، گازها و ذرات جوی (هواویزها) بر سطح زمین و اقیانوسها تأثیر میگذارند، در مقابل، تغییرات ایجاد شده در سطح زمین و اقیانوسها نیز بر جو زمین تأثیر میگذارد. بنابراین به منظور درک بهتر تمام فرایندهای سطح زمین، جو و تغییرات ایجاد شده در آنها، بایستی کره ی زمین را به صورت یک اکوسیستم مطالعه کرد. قبل از اینکه بتوان حرکات و تغییرات جهانی را به طور دقیق درک نموده و مدلسازی کرد، بایستی به اطلاعات و داده هایی دست یافت.

به منظور تمایز روندهای کوتاه مدت و بلندمدت و همچنین تفکیک پدیده های جهانی و منطقه ای، این داده ها بایستی به صورت روزانه و در یک دورۀ زمانی بلندمدت (حداقل 15 سال) جمع آوری شوند و این داده ها نیز بایستی نشان دهندۀ مناطقی از سطح زمین، اقیانوسها و جو باشند. همچنین، این داده ها بایستی در یک طیف وسیعی از انرژی، از ماوراء بنفش، مرئی، مادون قرمز تا میکروویو قرار گرفته باشند.

در حال حاضر، سازمان ناسا، سنجنده های ماهوارهای جدیدی را برای جمع آوری این داده ها توسعه داده است. سازمان ناسا، برای مشاهده و اندازه گیری حرکات و تغییرات جهانی، سنجنده های ماهوارهای پیشرفت های را طراحی، توسعه و پرتاب نموده است. در اوایل دهۀ 1980 ،سازمان ناسا، برنامه ای را با نام «سیستم مشاهده کننده»EOS شروع کرد. هدف اصلی این برنامه، مطالعه کره زمین میباشد.

EOS متشکل از سه جزء یا مؤلفه زمین میباشد که عبارتند از:

1 -سیستم مشاهده کنندۀ فضایی

2 -برنامه تحقیق علمی

3 -سیستم اطلاعات و داده ها (DIS-EOS)

DIS-EOS داده ها را ذخیره سازی و پردازش کرده سپس آنها را در دسترس تیم تحقیقاتی قرار می دهد. اولین جزء EOS ،که یک سیستم مشاهده کننده یفضایی میباشد متشکل از یکسری از ماهواره های با مدارهای نزدیک به قطبی میباشد که پرتاب این قبیل ماهواره ها از سال 1998 با 1-EOS AM آغاز گردید و در یک دورۀ حداقل 15 ساله ادامه خواهد یافت. “AM “بیانگر ماهوارهای است که در یک مدار قطبی خورشید آهنگ پرواز خواهد کرد به طوری که از طرف قطب شمال به طرف عرضهای پایین حرکت کرده و در موقع صبح از خط استوا عبور خواهد کرد.

در سال 2000 ،ماهواره 1-EOS PM پرتاب گردیده و در یک مدار قطبی خورشید آهنگ قرار داده شد به طوری که از قطب شمال به طرف خط استوا حرکت نموده و در هنگام بعدازظهر از خط استوا عبور می نماید. 2-EOS AM نیز در ماه ژوئن سال 2004 پرتاب شد و بعد نیز 2- EOS PM پرتاب خواهد شد و به همین ترتیب ادامه خواهد یافت.

سنجندۀ مودیس

مودیس (اسپکترورادیومتر تصویربردار با قدرت تفکیک متوسط) سنجنده ای است که بر روی ماهواره (1-EOS AM )قرار داده شده است. در هر کدام از ماهواره های EOS AM و EOS PMیک سنجندۀ ترا مودیس قرار داده شده است. سنجنده مودیس ماهوارۀ ترا، هر دو روز یکبار از تمام سطح زمین تصویربرداری میکند و داده هایی در 36 باند طیفی اخذ میکند. این داده ها، همراه با داده هایی که توسط مودیس دوم (که بر روی 3 ماهواره آکوا قرار داده شده است) اخذ میشوند، آگاهی ما را نسبت به حرکات و تغییرات جهانی و همچنین فرایندهایی که بر سطح زمین، اقیانوسها و سطوح پایینی جو به وقوع میپیوندند، بهبود بخشیده است.

مودیس در توسعۀ مدلهای انعطاف پذیر درباره ی سیستم های کره ی زمین، نقش حیاتی بازی میکند و ما را قادر میسازد که تغییرات جهانی را به طور دقیق پیشبینی نماییم که این امر میتواند به مدیران و سیاستگذاران در زمینه ی حفاظت از محیط زیست و مدیریت بهینه منابع کمک نماید. ماهواره ی ترا قرار بود که در بهار 1998 پرتاب گردد اما در اواسط 1999 پرتاب گردید و این تأخیر پرتاب به خاطر فعالیتهای اعتبارسنجی یا تعیین ارزش داده ها بود و میبایستی داده های مودیس با داده های شبیه به سنجندۀ مودیس از قبیل Seawifs ،AVHRR و شبیه ساز هوابردی مودیس مقایسه میشدند

اصول طراحی سنجندۀ مودیس سنجندۀ مودیس دارای حساسیت رادیومتریکی بالا (12 بیت) و در 36 باند طیفی میباشد و دامنۀ طیفی آن از طول موجهای 0.4-14.4 میکرومتر میباشد که این امر میتواند نیازهای کاربران مختلف را برطرف سازد.

این سنجنده در 2 باند طیفی تصاویر با قدرت تفکیک اسمی 250 متر، در 4 باند طیفی تصاویری با قدرت تفکیک اسمی 500 متر و در 29 باند دیگر نیز تصاویری با قدرت تفکیک 1000 متر برداشت میکند.

به خاطر اینکه زاویه اسکن این سنجنده 55 ± درجه بوده و در مدار 705 کیلومتر از سطح زمین قرار دارد، پهنای نوارهای تصویربرداری این سنجنده 2330 کیلومتر میباشد و در نتیجه در هر یک یا دو روز، پوشش جهانی را فراهم میسازد. مجموعۀ آینه اسکن این سنجنده، از یک آینه اسکن که به طور پیوسته به دو طرف میچرخد، استفاده میکند و سیستم عدسی این سنجنده نیز از یک تلسکوپ غیرکانونی دو آینه ای تشکیل شده است که انرژی را به چهار مجموعه ی انعکاس کننده هدایت میکند هر کدام از این مجموعه ها، یکی از نواحی طیف مرئی (VIS) ،مادون قرمز نزدیک (NIR) ،مادون قرمز با طول موج کوتاه (SIR )و یا مادون قرمز میانی (MIR)و مادون قرمز با طول موجهای بلند را می پوشانند و در کل دامنۀ طیفی 0.4-14.4 میکرومتر را پوشش میدهند. ابعاد این سنجنده 1×1/6×1 متر میباشد و وزن آن نیز 228.7 کیلوگرم میباشد

کاربردهای داده های سنجندۀ مودیس هدف از سنجندۀ مودیس، فراهم کردن یک سری جامع از مشاهدات جهانی از سطح زمین، اقیانوسها و جو در نواحی مختلف طیفی میباشد به گونه ای که بتوان تمام سطح کرۀ زمین را در هر 2 روز یک بار مشاهده نمود. در این جا کلمۀ «جامع» بیانگر وسیع بودن دامنۀ طیفی و کامل بودن پوشش مکانی میباشد. علاوه بر این، مودیس یک سنجندۀ کاملی میباشد که اندازه گیریهای آن در نواحی طیفی مختلف صورت میگیرد. مجموعه داده هایی که سنجندۀ مودیس جمع آوری میکند مشابه با سنجنده هایAVHRR ( مورد استفاده در هواشناسی و نمایش درجۀ حرارت سطح زمین – یخ – دریا و پوشش گیاهی) و CZCS( مورد استفاده در نمایش تودۀ گیاهی اقیانوسها و الگوی جریانات اقیانوسی) میباشد.

اما بایستی خاطر نشان ساخت که سنجندۀ مودیس از لحاظ هندسه عدسی به گونه ای طراحی گردیده است که قابلیت های تمامی سنجنده های دیگر را دارا میباشد. اصطلاح «جامع بودن» نیز بیانگر طبیعت منحصر به فرد مشاهدات مودیس میباشد که برای مطالعات خشکیها، اقیانوسها و جو و همچنین روابط متقابل بین آنها مفید و لازم میباشد. به طور خلاصه، مودیس یک ابزار اصلی بر روی ماهوارههای EOS جهت هدایت و انجام تحقیقات مربوط به تغییرات جهانی میباشد.

با پرتاب مودیس، داده های بهتر و کاملتری جهت نمایش تغییرات سریع ایجاد شده در سطح زمین بدست آمدند. با استفاده از داده های مودیس میتوان نقشه های پوشش گیاهی بهتری از سطح زمین تهیه کرد. با این نقشه ها میتوان برآوردهای بهنگامی از توزیع انواع پوشش گیاهی در سطح زمین بدست آورد. همچنین، داده های مودیس در تشخیص و تعیین امراض پوشش گیاهی نیز کارآیی دارند.

علاوه بر این، شدت تغییرات ایجاد شده در سطح زمین را نیز میتوان با داده های مودیس تعیین کرد. برای مثال، با استفاده از این داده ها میتوان وسعت و میزان خسارات ناشی از خشکسالی را تعیین کرد. هیچ کس نسبت به کاهش یا افزایش برف و یخ در اثر پدیدۀ گرم شدن کرۀ زمین آگاهی ندارد چون برف و یخ اثرات عمدهای بر چرخۀ آب، آلبدو و انعکاس نور خورشید دارد. مودیس میزان پوشش برف و یخ را اندازه گیری کرده و به محاسبۀ تأثیر آن بر میزان آلبدوی جهانی کمک میکند.

مودیس به مدلسازی ذوب برف و رواناب کمک میکند که این امر میتواند در هشداردهی بهتر سیلابها و روشهای مدیریت بهینه آب و آبیاری مورد استفاده قرار گیرد. مودیس به طور روزانه شرایط جوی و آب و هوایی از قبیل درجۀ حرارت و رطوبت را اندازهگیری میکند.

داده های سنجندۀ مودیس در شبیه سازیهای کامپیوتری، فرایندهای بیوژئوشیمیایی در تفسیر تغییرات ایجاد شده در سطح زمین مورد استفاده قرار میگیرند. همچنین داده های اقلیمی برای محاسبه ی نسبت رشد محصولات و امراض گیاهی، جریانات و مبادلات عناصر سولفور، نیتروژن و دی اکسیدکربن مورد استفاده قرار میگیرند. دی اکسیدکربن از این نقطه نظر حائز اهمیت میباشد که در روند گرم شدگی کرۀ زمین عامل اصلی به شمار میرود.

تیم تحقیقاتی مودیس شاخص های مختلفی را توسعه دادند که این شاخص ها عبارتند از: شاخص های پوشش گیاهی (VIs )، شاخص سطح برگ (LAI) ، شاخص انکسار تابش فعال فتوسنتزی (FRAR) ،شاخص آلبدو، شاخص تابع توزیع انعکاس دو محوری (BRDF) ،آتش سوزی، پوشش زمین، تغییر پوشش زمین، پوشش برف، یخ دریا، درجۀ حرارت سطح زمین (LST). با استفاده از داده های مودیس میتوان حجم تخریب جنگلها را تعیین کرد. علاوه بر این با استفاده از داده های بلندمدت مودیس میتوان مناطقی که تحت تأثیر بیابانزایی قرار دارند را تعیین کرد. از آنجایی که دمای سطح دریاها و اقیانوسها به طور مستقیم بر بسیاری از فرایندهای جوی تأثیر دارند، با استفاده از داده های مودیس میتوان وقوع طوفانها، سیلابها و جزر و مدهای شدید را پیش بینی کرد.

شکل زیر وقوع سیل در رودخانه می سی سی پی. را نشان می دهد.

تصویر سمت چپ قبل از وقوع سیل با ماهواره لندست 5-TM برداشته شده است. تصویر سمت راست با سنجنده مودیس بعد از وقوع سیل برداشته شده است. تصویر سمت راست با داده های با قدرت تفکیک بالا ادغام شده است.

سنجنده مودیس برای مطالعه ی کره ی زمین پرتاب گردیده است. با استفاده از داده های این سنجنده میتوان تغییرات را پیش بینی نموده و تغییرات طبیعی و مصنوعی ایجاد شده در سطح زمین را مشخص کرد. با مدلسازی حرکات در سطح زمین میتوان تغییراتی که در سطح زمین به وقوع خواهند پیوست را پیش بینی نمود.

در تصویربالا سمت چپ، مربوط به باند 1 سنجندۀ مودیس است که در تاریخ 21 مارس 2001 میلادی با قدرت تفکیک 250 متر برداشته شده است. تصویر سمت راست نیز در همان باند و در تاریخ 26 مارس 2001 میلادی برداشته شده است. این دو تصویر نشان دهندۀ رسوب گذاری در خلیج آچافالیا می باشند.

انواع ابرها.در شکل زیر دیده می شود. این تصاویر با سنجنده مودیس در 28 فوریه 2000 از آمریکای جنوبی برداشته شده است. قسمت های بالایی این تصاویر نشان دهندۀ ابرهای سیروس و قسمت های پایینی این تصاویر نشان دهندۀ ابرهای کومولوس می باشد.

شاخص پوشش گیاهی استخراج شده با داده های سنجندۀ مودیس. در این تصویر زیر نشان داده شده است.مقادیر مثبت نشان دهندۀ پوشش گیاهی زیاد می باشد.

استخراج پوشش برف و تشخیص برف از ابر با استفاده از داده های مودیس در شکل زیر مشاهده می شود.

در باندهای 1 تا 19 ،پهنای باند برحسب نانومتر میباشد.

در باندهای 36-20 ،پهنای باند برحسب میکرومتر میباشد.

T∆NE تفاضل درجۀ حرارت معادل نویز میباشد.

فیلم نحوه دانلود تصاویر مودیس