疑難雜症:S'COOL 常見問題集

 

Q: 要在哪裡觀測呢? 
Q: 何時觀測/世界標準時 
Q: 為什麼有些日子一天中衛星會通過兩次呢? 
Q: 關於資料上傳 
Q: 如果在同一層觀測到一種以上的雲型,該如何記錄呢?
(線上的紀錄表每一層只能記錄一種雲型)
 
Q: 關於氣壓的測量 
Q: 關於相對濕度的測量 
Q: 關於風的測量
 
Q: 我們可以看到衛星嗎?
 
Q: 關於攝影的資料
 
Q: 為什麼雲會傳導及反射輻射?
 
Q: 衛星及儀器如何運作?
 
Q: 如何比較衛星及地面的觀測資料?
 
Q: 觀測到的資料儲存在哪裡?
 

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要在哪裡觀測呢?

Q: 我們應該在校園中的哪種地點觀測呢?

A: 最好選擇視野良好之處,這樣才能看到天空從地平線到天頂的部分。你可以在備註的部分註明你的觀測地點的情況。

Q: 是要觀測從地平線以上所有的雲,或是只要記錄靠天頂的雲?

A: 如果在天空中各視線高度都有雲,在記錄雲量時連靠近地平線的也要記錄。但是如果天空中『只有』靠近地平線有雲,則要視為晴天,不必將那些雲列入考量。這麼處理有兩個原因: (1)因為靠近地平線的低雲都是較遠,也許從衛星看不在你的學校上空的區域;並且 (2)就算是, 這樣的雲也只佔天空的很小部分 (也許少於百分之五)。

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觀測時間/國際標準時

Q:我要怎樣訂出國際標準時?

A: 按這裡可以找到將地方時轉換成國際標準時的資料。

Q: 如何得知衛星的通過時間?

A: 可以進入 S'COOL 網站,點選 "When to observe";在次一頁中,點選 "Overpass Calculator";輸入你的使用者名稱及密碼。

  再來你可以從三顆衛星中選擇你要的。最好選擇 TRMM 衛星,因為其上載有 CERES 的觀測儀器。但是如果它的通過時間你不方便觀測,也可選擇 NOAA-14 (下午通過) 或 NOAA-15 (早晨通過),選擇你所在地的時區。如果你的所在地實施日光節約時間,記得要選擇日光節約時間選項 (Daylight saving)。然後輸入你要觀測的日期範圍,最好一次不要超過一個月,因為一來資料會太多,二來對於衛星軌道的位置的預測也較不準確 。

  大約一個小時內,你就可以由 e-mail 收到衛星通過時間,在計算的那個網頁最上面有一個範例,上面有詳細說明。

  如果你在計算上有任何問題可以寄信給 S'COOL

Q: 觀測時間與衛星通過時間的誤差最少必須多小?

A: 雲況的變化通常週期為數分鐘,所以一般來說,觀測時間與衛星通過時間應該相隔不超過5分鐘。 即便觀測時間與衛星通過時間不一樣,也切記要記錄並上報真正的觀測時間。

Q: 如果我在一天中於不同時間觀測了兩組資料,兩組資料是否都要上傳?

A: 要,將你實際觀測的數據都上報,我們的研究對於雲在一天中的變化很感興趣。CERES計畫也常針對同一地方一天觀測兩次或更多次。

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為什麼有些日子一天中衛星會通過兩次呢?

Q: 為什麼有時一天中衛星會通過兩次呢?為什麼在大部分的日子只要做一次觀測,但是有些天卻必須要觀測兩次呢?

A: 簡單的說,在大部分的日子,CERES 裝在 Terra 衛星上的儀器,一天中可以在白天時段看到地球上某一地點一次;但是在有些日子,可以一天看到兩次或更多次。在有些地區,CERES 則總是可以通過其上空一次以上。

  如果你的學校位置靠近極區,因為繞極衛星的軌道在其上空較密,使得常處在衛星上儀器可掃瞄的區域內,故一天可以有一次以上衛星通過上空。有些地區甚至兩次衛星通過掃瞄的時間間隔只有100分鐘。要知道原因必須先瞭解衛星通過的軌道與其所觀測的時間及地點之間的關係。按這裡可以得到進一步的解釋及圖解

  不過一天觀測幾次可以視你們學校的上課時間而定。不管一天是觀測一次或兩次都很歡迎。

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觀測資料上傳

Q: 在一週中我們必須在每天都上報觀測結果嗎?

A: 看各位的情況而定。原本我們希望大家的觀測在一週中能夠完整,但是現在若為了配合各位的課程進度,一星期中的報告不完整也可以。

Q: 如果天上在同一高度的雲有50%是透明的,50%是不透明的,我應該怎麼紀錄?

A:挑選其中一種比較多的雲上報,但在備註欄中註明此特殊情況。

Q: 要如何區分低雲與中雲呢?

A: 會下雨的雲多是低雲,如果你們那裡最近有下雨,應該多半是低雲。不過要區分低雲與中雲真的很不容易,要靠多多練習囉!

Q: 本地的氣象報告氣壓值連續兩天都相同,但是其他天氣狀況卻都不同。這種情形可能發生嗎?

A: 可能。如果你所在地正處在一個穩定的天氣系統,其中地面氣壓也許是大氣環境中變化最不明顯的。

Q: 需要紀錄不同雲型的個別雲量嗎?

A: 各高度(不論是低、中、高層)的雲量都要上報。如果在同樣一層有各種雲,同一層雲你只需要記錄下一種雲量即可。

Q: 我收到的e-mail關於衛星的資料中,上面寫經度是274.75度,但是我的所在地經度應該是85.3522度,是不是搞錯了呢?

A: 照你所說的看來,你的經度應該是西經85度,或者你可以說是東經負85度,如果把360度減去85度,就會是275度了。只不過是從地球的另一端開始量起,所以是同樣的意思。

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如果在同一層觀測到一種以上的雲型,該如何記錄呢?因為線上的回報表格中每一層只能填一種雲型。

Q: 如果在同一層觀測到一種以上的雲型,該如何記錄呢? 因為線上的回報表格中每一層只能填一種雲型。

A: 我們希望各位同學在每一高度訂出一個最多的雲型,並在備註中再註記其他也有出現的雲型。

  這麼做的主要原因是因為衛星無法辨別例如卷雲與卷積雲的不同,它只能指出所看到的是高層的冰晶雲 。因此只要挑選其中一種雲就可以了,不過請將更詳細的資料記錄在備註欄,可以用來進一步瞭解該高度關於雲的不同。

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壓力的單位

Q: 我對於壓力的單位不太熟悉耶!

A: 關於壓力單位的說明可以參考一個地面氣壓單位的說明網頁

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相對濕度

Q: 有次有點下雨,可是我們測量的相對濕度卻是73%,當有下雨時相對濕度不是應該是100%嗎?

A: 相對濕度是實際的水氣含量與最大水氣含量的比值,相對濕度必須要達到100%時,雲中的雲滴才能由水氣凝結成液態水。在下雨的雲中,雨滴由千百萬顆雲滴組合而成,然後降落到地面。

  在對流層中,只要濕度夠大,都可能發生上面的情形。如果在近地面處的相對濕度達到100%,則會形成霧。 此外許多的水氣也會以露水的形式凝結。 然而,雲多半都在高於地面的高空形成, 因此,在雲層中的相對濕度達到100%,但在靠近地面則不見得也是。 事實上,如果雲與地面間的空氣太乾,則降下的雨珠在尚未掉落到地面時,就可能已經蒸發了!

 所以上面的例子中,當在下微雨時地面的相對濕度為73%, 此種情況並不算少見。如果降雨持續,可以想見降下之雨蒸發後,會使地面的相對濕度逐漸升高

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風的測量

Q: 為什麼我們不必測量風呢?

A:因為CERES的儀器無法測出地面的風向與風速,所以風的資料對我們沒用。但是如果你有測量也是很好的,你可以記錄在備註欄,你的資料也許其他同學需要。

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我們可以看到衛星嗎?

Q: 我們可能直接以肉眼看到衛星嗎?

A: 在白天因為太陽比天空中任何物體都亮,所以不太可能看到,通常是在清晨或傍晚才能看到。有些衛星只有在天剛黑或天快亮前才能看到。在這種情況下,雖然地面黑暗,但衛星還可能沐浴在陽光之中。此時衛星在天空看起來像一個移動的亮點。

  如果你想看到地球的繞極軌道衛星,應該先知道何時看及往何處看。最好的觀測時間是觀測者所在地在黑暗中,而衛星卻在日光的照耀中。此時太陽差不多是在地平線以下6到8度。(太陽天頂角介於96到108度)。若是在中緯度地區,差不多是日落後或日出前半個小時到一個半小時的時段。 如果你知道何時衛星會通過你的上空,這樣會看到衛星的機會也大大增加。除此以外,能親眼看到衛星從天上一閃而過也是相當有趣喔!如果你有電腦,這裡有一個不錯的網頁提供衛星通過時間的資料

  以下為一些有用的資料:

  1. 環繞地球運轉的衛星自己不會發光,如前面所提,如果觀測者要看到它,必須靠陽光的照耀。這代表衛星本身不會發出閃爍的光,如果你看到天空中閃爍的光飛過,應該是飛機。
  2. 衛星的軌道越低,看起來就越大,也越亮。一些美國的太空梭,或是太空站等都特別亮特別容易看到。在1,000公里以上高空運行的衛星則較難看到,不過也因為較高,所以在地面上看起來在天空飛過的速度也顯得較慢。
  3. 如果能知道衛星通過的時間及其方向,會較容易看到衛星。關於各地的衛星觀測通過時間的預測資料,可以參考 S'COOL 網站上的 衛星通過時間計算網頁
Q: 衛星的移動方向為何?

A: Terra 衛星總是在白天從北往南移動,晚上則是從南往北移動。但是 TRMM 衛星則不一定。

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關於攝影資料

Q: 不知你們對於拍攝學生觀測的影片有需要嗎?是否有用呢?

A: 各位若能提供不論是拍照或錄影的資料都很歡迎,我們正在製作線上雲型圖表,所以對於雲的照片特別需要。

Q: 我想你們的影像規格與我們的不同,你們可以轉換嗎?

A: 我們可以轉換大部分的歐洲規格及美國標準格式的影片資料。

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為什麼雲會傳送或反射輻射能量呢?

Q:為什麼高雲允許短波輻射通過,卻會將長波輻射反射掉呢? 但低雲卻剛好相反呢?

A:這個問題這樣問不太妥當。因為其實所有的雲都會反射掉短波輻射 (來自太陽),並且『抓住』長波輻射 (紅外線)。 只是這兩種過程哪一個在其中一種雲中所佔影響較大。

  我們先從較易瞭解的陽光反射談起。地球獲得能量主要來自吸收太陽光。地球吸收的太陽能量與其亮度 (或反照率) 有關:若地面越亮,代表反射出的陽光較多,則地球獲得的能量較少。一般來說,雲比地球表面亮,因此當雲越多,地球的反照率越高,反射回太空的陽光也越多。

現在讓我們用兩種雲來比較。例如卷雲,多半較高,含冰晶,相對而言通常較『薄』。我們形容它『薄』是因為透過卷雲還可以看到藍天。這代表卷雲的反照率一定較低,因為陽光可以通過,而比較不會反射回太空。反過來說,較低含水滴較多的雲,對在地面上的人來說看起來較『厚』、較黑。這代表它們將大部分的陽光反射掉,而較不會穿過雲層到達地面,使地面吸收。

  不管高雲或低雲都會因為阻隔陽光造成地面的冷卻。不過其中低雲對於造成地面冷卻的效應較大。

  至於長波的部分則較難理解:大部分的同學可能直接以肉眼觀察已經知道,雲對於入射太陽的影響。然而,我們現在要討論的是人眼所看不到的紅外線輻射的問題。 所幸我們可以用我們的手體驗長波輻射的影響喔!

 所有的物體 (只要是溫度高於絕對零度的!) 都會發出長波輻射,例如如果你將手靠近一塊已經在太陽下曬了好一會兒的石頭,都可以感受到石頭所散發出的熱量。如果把同樣一塊石頭放在火爐上烤幾分鐘,手摸到會覺得很燙。這個例子解釋了關於輻射的兩個重要特性:

  1. 物體吸收輻射會變熱
  2. 愈熱的物體發出的輻射愈多

  上面的石頭的例子,也可以解釋地球的情況。當地球吸收太陽光逐漸變熱時,它所輻射回太空的紅外線輻射也會增強。這就是地球保持熱量平衡的方法,如果地球不會發射出紅外線輻射,則會變得越來越熱。

  但是這些與雲有何關係呢?想想看,雲也是『物體』,更精確的說,雲是由數千億個水或冰的小物體組合而成,所以雲也會遵循上面提到的規律:從地面輻射出的紅外線會被雲吸收,雲本身也會向上及向下輻射出熱量。向上輻射的熱量會使得總吸收的熱量減少,所以一般來說,雲與地面相比溫度較低;至於向下輻射的熱量,則會造成地球更暖。因此在長波的波段,雲的效應是使地面變暖,與雲在短波的效應剛好相反。

  高雲與低雲最大的差別是高雲比較冷,這表示高雲所輻射出的熱量也比低雲少。因此我們可以說高雲與低雲相比『抓住』更多熱量留在地面。

  綜而言之,高雲不會反射短波,但很會抓住長波,因此高雲會保持地球表面溫暖。低雲很會反射,但較不能留住長波逃到外太空。因此低雲會使地球冷卻。

  在這裡提供各位一個NASA的網頁,上面對於雲與地球能量的收支有很好的解釋,各位可以去看看以下的網址 http://eospso.gsfc.nasa.gov/NASA_FACTS/nasa_facts.html "Clouds and the Energy Cycle (April 1998) (NF-207)"

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衛星與儀器如何作業?

Q: 衛星的觀測是一直連續嗎?你們是如何將地面觀測資料與衛星資料互相比對的呢?

A: 衛星的資料收集相當連續,因此這些資料是 "geolocated",代表只要我們知道所觀測到的地球表面的經緯度,就可以將兩者資料比對。

Q: 衛星以何種形式收集資料? 是拍照嗎?

A: 各位可以參考下面這篇網頁,上面解釋得很清楚:http://asd-www.larc.nasa.gov/SCOOL/intro1.html

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你們是如何比對衛星與地面的觀測資料?

Q: 你們是如何比對衛星與地面的觀測資料?

A: 衛星所拍攝到的『照片』,可以運用一些科學的數學轉換,將衛星資料轉換為雲的基本數據,例如雲量、高度、 溫度等,這些數值就可與你們所觀測到的資料互相比較。你們所觀測到的數據,也可以幫助研究改進現有的衛星資料的數學轉換程式,這就是為什麼我們會需要獲得地面觀測者的實際觀測數據。

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資料儲存在哪裡?

Q: 資料儲存在哪裡?

A:所有的資料都儲存在 NASA Langley ASDC - 大氣科學資料中心 (Atmospheric Sciences Data Center)。你在線上填表送出的資料都會傳送到那裡。大氣科學資料中心同時也存有 CERES 的資料,加上許多其他大氣科學研究計畫的資料。可以提供給許多研究團體適用,甚至一般大眾 (這也包括你) 也可以看到當中的資料。

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(資料來源:S'COOL/CERES/NASA