Сигнал GPS позволяет измерить скорость ветра над водой

Ветра над океанами и озерами можно отследить по отражению сигналов GPS. Это поможет метеорологам более точно предсказывать погоду и, в частности, такие катастрофические явления, как торнадо. В глобальном масштабе, эксперты НАСА надеются с помощью нового метода замера скорости ветров лучше понять климат нашей планеты.

Для точного предсказания погоды и моделирования климата необходимо точно знать силу ветра на различных высотах или хотя бы у поверхности. На суше эту задачу худо-бедно выполняют простые метеостанции, но над океанами, над «кухней» мирового климата, проводить измерения сложнее. Обычно для этого используют одноразовые зонды, сбрасываемые с самолетов. Однако эти зонды стоят недешево: по $750 за штуку, а ведь в ходе типичной миссии «охотник за ураганами» расходует около 20 таких зондов.

Понятно, что для получения картины ветров на большой площади сбрасываемых зондов недостаточно. Чтобы решить эту проблему, специалисты НАСА разработали технологию мониторинга, которая позволяет измерять скорость ветра по отражению спутниковых сигналов GPS от морских волн. Точность такого измерения в 10 раз ниже, чем у сбрасываемых зондов, которые ошибаются лишь на 0,5 м/с. В то же время анализ отражения GPS-сигналов от волн позволяет вести мониторинг обширных пространств, причем вести его в режиме реального времени, что очень важно для прогнозирования ураганов.

Когда радиоволна от GPS-спутника падает на поверхность большого водоема, около 60% радиоизлучения отражается обратно к небу. Однако поверхность океана редко бывает спокойна и по искажениям отраженного сигнала можно судить о силе ветра

Благодаря GPS следить за ветрами теперь можно без сбрасываемых датчиков. Данные о ветрах можно будет собирать с борта самолетов и спутников. В частности, в 2016 году НАСА планирует запустить систему малых спутников под названием CYGNSS, которые будут измерять отраженные сигналы GPS с низкой орбиты. Это позволит делать прогнозы движения штормовых фронтов. В будущем помимо сигналов GPS для мониторинга можно будет использовать телевещательные сигналы мощных спутниковых передатчиков, таких как DirecTV и Sirius XM. Таким образом, чрезвычайно мощные спутники обеспечивают ученым «бесплатный» мониторинг океанов, что до сих пор было крайне сложной задачей. Все что требуется: GPS-приемник, нексолько микросхем и программное обеспечение. Все это стоит несколько сотен долларов.