MSG. Operación y canales de medida

MSG
Operación y
canales de medida
Patricio López Carmona
[email protected]
XI
/Aplicaciones
la Meteorología
Tropical
Antigua
(Guatemala)
XICurso
CursoIberoamericano
Iberoamericano de
de Meteorología
Met. Satelital Satelital
‘Aplicaciones
a laa Meteorología
Tropical
‘ -‘ - Antigua
(Guatemala)
1
Qué vamos a ver
1.
Repaso de conceptos teóricos:
Radiación solar y terrestre
Procesos radiativos en la atmósfera
Transferencia radiativa en la atmósfera
Conceptos básicos sobre interpretación visual de
imágenes
2.
3.
4.
Programa MSG-1. Operación
Instrumental a bordo de los satélites MSG
Canales SEVIRI y comparación con IMAGER
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2
Módulo TEMPO
http://www.aemet.es/es/divulgacion/varios/detalles/biblioteca_tempoweb
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3
Procesos radiativos en el sistema Tierra-Atmósfera
Radiación solar
Radiación terrestre
En parte transmitida pero reflejada,
absorbida y dispersada por elementos de
la superficie terrestre y de la atmósfera
XI Curso Iberoamericano de Met. Satelital
Emitida por los elementos presentes en la
Tierra y su atmósfera según la energía
térmica de cada uno y parcialmente
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absorbida y reemitida
4
Leyes de la radiación de un cuerpo negro
B (T) = Radiancia a la longitud
de onda
- Función de Planck: Energía radiante B (T) de un cuerpo emisor a temperatura T para una longitud de onda
Integrando la función de Planck para todas las y todos los ángulos tendríamos la energía total,
proporcional al área bajo la curva de emisión radiativa.
- Ley de Stefan-Boltzmann: La energía total emitida por un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de
su temperatura T.
- Ley del desplazamiento de Wien: El producto de la longitud de onda de máxima emisión radiativa de un
cuerpo negro, por la temperatura a la que se encuentra, T, es constante.
- Aprox. de Rayleigh-Jeans aproximación de la función de Planck para asociadas a las temperaturas de
emisión de la tierra y la atmósfera à Energía emitida proporcional a la temperatura T del cuerpo emisor.
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5
Procesos radiativos en el sistema Tierra-Atmósfera
Fuentes de emisión radiativa: Sol, Tierra y Atmósfera
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6
Procesos radiativos en el sistema Tierra-Atmósfera
http://www.aemet.es/es/divulgacion/varios/detalles/biblioteca_tempoweb
Los sensores de los satélites miden la energía radiante proveniente de las distintas fuentes
emisoras, energía que se ve alterada por diversos procesos en el sistema tierra-atmósfera.
Radiación solar (VIS) à reflexión, difusión (scatering) y absorción
Radiación terrestre (IR) à absorción y emisión por la Tierra (incluyendo océanos),
las nubes y la propia atmósfera
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7
La radiacion electromagnética
La radiación electromágnetica es una forma de transmisión de la
energía por medio de ondas electromagnéticas, con o sin la presencia
de un soporte material, a una velocidad en el vacío:
c = 2.99792458.108 m/s ~ 3·108 ms-1
Las ondas electromagnéticas propagan un campo eléctrico y un
campo magnético a través del espacio, perpendiculares entre sí.
La dirección de propagación es también perpendicular a ambos campos.
El conjunto de todas las en que se presenta la radiación
electromagnética se llama espectro electromagnético
Longitud de onda:
Frecuencia: = c/
La energía electromagnética se encuentra
principalmente centrada en las regiones
del espectro:
- Visible (VIS) :
0.4 – 3.0 µm
- Infrarrojo cercano (IR): 3.0 – 15 µm
La contribución ultravioleta (UV)
procedente del Sol es filtrada
por la atmósfera terrestre.
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Para longitudes de onda superiores
a 100 µm, la contribución energética
de losTropical
focos radiativos
se considera
nula.
‘Aplicaciones a la Meteorología
‘ - Antigua
(Guatemala)
8
Procesos asociados a la radiación
REFLEXION
Gran cantidad de energía solar es devuelta al espacio y observada por los sensores de los satélites en la
banda visible (0.4 -0.7 µm). En esta región las propiedades reflectivas de los diversos elementos sobra la
tierra y de las nubes son fundamentales.
Albedo =
E reflejada
E incidente
depende de:
• La iluminación solar, que depende a su vez de, la latitud del lugar, de la
época del año, hora, etc.
• El ángulo geométrico que forman el sol - objeto/superficie - satélite.
• De los cambios que pueda experimentar la propia superficie reflectora.
• Fases del agua en nubes: En igualdad de condiciones, las gotitas de
agua reflejan más que los cristalitos de hielo; la nieve fresca refleja más
que la "vieja“; etc.
DISPERSION
Pérdida de energía electromagnética por interacción con partículas
Depende de la longitud de onda y del tamaño de las partículas
Gases (VIS)
Lluvia (MW)
Nube (MW)
Nube (IR)
Rayleigh
Mie
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9
Radiación solar y terrestre
Curvas de radiancia de cuerpos negros que emiten a 6000 K y a 300 K
~ 27ºC
Z Máximos de emisión para
= 0.5 µm (Sol)
= 10.7 µm (Tierra)
Z Zona de solapamiento en longitudes de onda ~ 3.9 µm
(Canal 2 de GOES, canal 3 de los satélites TIROS-NOAA y canal 4 de MSG)
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10
Radiación solar y terrestre
Se define la emitancia o emisividad de un cuerpo a
una temperatura T, como el cociente entre la radiación
emitida a una longitud dada y la que emitiría si fuera un
cuerpo negro. La emisividad es una medida de hasta
qué punto el cuerpo se comporta como negro.
Radiación incidente à - Rad. absorbida
- Rad. reflejada
- Rad. transmitida.
Coeficientes: - de absorción (Ra / Ri)
- de reflexión
(Rr / Ri)
- de transmisión (Rt / Ri)
Si un cuerpo se encuentra en equilibrio termodinámico a una temperatura dada, TB (temperatura de brillo), la
cantidad de energía emitida es igual a la absorbida, por lo que el coeficiente de absorción es igual al de emisión
(Ley de Kirchoff: a una determinada , un mal reflector es un buen emisor, y un buen reflector es un mal emisor)
Destaca el hecho de que la emisividad de las nubes de agua decrece al disminuir la longitud de onda, por lo
tanto la emisividad de una nube en la ventana del canal 3.9 µm es menor que en longitudes de onda en torno a
11 µm. De acuerdo con la ley de Kirchoff las sustancias que son pobres emisoras son también pobres
absorbentes para esas longitudes de onda y, por tanto, es posible ver "dentro" de las nubes con gotitas en 3.9 µm
más de lo que lo haría el canal centrado en 11 µm.
Este último hecho tiene importancia cuando se combinan dos o más canales, en este caso IRs, para analizar las
propiedades de una nube, por ejemplo.
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11
La atmósfera frente a la radiacion electromagnética
RADIACIÓN SOLAR
aproximadamente igual a la
que emitiría un cuerpo negro a 6000 K, con un máximo
absoluto en 0.5 µm.
LA energía se distribuye:
UV (<0.38 µm): 7%
VIS (0.38 – 0.72 µm): 43%
IR cercano (0.4 – 3.0 µm) : 49%;
el 1% restante se reparte entre rayos X, rayos Gamma y
ondas de radio.
Antes de alcanzar la superficie terrestre la radiación solar tiene
que atravesar la atmósfera donde sufre procesos de reflexión,
dispersión y absorción, alcanzando la superficie terrestre
alrededor de un 50% de la energía inicial (área azul).
Aproximadamente el 25% llega a la superficie como radiación
directa y el otro 25% como radiación difusa (la dispersión
depende del tamaño de las partículas).
Aproximadamente un 30% de la radiación solar que llega al sistema tierra-atmósfera es reflejada y devuelta de nuevo al
espacio, sin cambio en la longitud de onda (incluyendo la fracción dispersada hacia el espacio). La distribución de esta energía
reflejada varía dependiendo de la cantidad y tipo de nubes, de las partículas suspendidas en el aire, del ángulo que forman los rayos
al incidir sobre la superficie y de la naturaleza de ésta.
Las nubes son las que mejor reflejan la radiación solar, y las superficies de agua las peores, salvo en el caso de reflexión especular
Alrededor del 20% de la radiación solar es absorbida en la atmósfera. Los gases atmosféricos son absorbentes selectivos, es
decir, se comportan de diferente forma dependiendo de la longitud de onda de la radiación incidente. En la figura se observan las
bandas de absorción de los principales gases atmosféricos. El nitrógeno es un pobre absorbente de la radiación solar, mientras que
el oxígeno, el ozono y el vapor de agua sí son absorbentes eficientes. La suma de las contribuciones de estos tres gases
prácticamente supone la absorción de ese 20% de la radiación solar incidente.
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Dispersión de la radiación
Las partículas o las moléculas de gases atmosféricos interactúan con la radiación electromágnética alterando
su transmisión a través de la atmósfera. Es un proceso físico por el que una partícula en el camino de una
onda electromagnética extrae energía de la onda incidente y la dispersa en todas direcciones
Las partículas afectadas por la dispersión van desde 10-8 cm (gases moleculares) hasta 1 cm (grandes gotas
de agua de lluvia y partículas de hielo)
La dispersión depende de la forma, del tamaño y del índice de refracción de las partículas, así como de la
de la radiación y de la geometría de la visión
Básicamente, hay tres tipos de dispersión:
- Rayleigh:
> diámetro partículas
- Mie:
~ diámetro partículas
- No selectiva: < diámetro partículas
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Dispersión de Rayleigh
Ocurre cuando la radiación interactúa con partículas y
moléculas de diámetro más pequeño que la de de la radiación
incidente. En el caso de radiación solar, podrían ser pequeños
granos de polvo,moléculas de hidrógeno o de oxígeno, ….
Domina en la alta troposfera a 4.5 km de altura
Los procesos de dispersión son idénticos tanto hacia delante
como hacia atrás respecto a la luz incidente, encontrándose un
mínimo a 90º respecto al rayo incidente
La intensidad dispersada es inversamente proporcional a 4. Así, las más cortas (azul ~ 0.425 µ) se dispersan
con mayor intensidad que las más largas (rojo~ 0.650 µ). Esto significa que la luz azul tiene una mayor
dispersión que la luz roja, de ahí la apariencia azul del cielo..
Al amanecer y atardecer, la
luz debe viajar más lejos que
en las horas centrales del día
y la dispersión de las más
cortas es más completa, con
lo que una proporción mayor
de largas penetra en la
atmósfera.
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Dispersión de Mie
Ocurre cuando la radiación interactúa con partículas y moléculas de diámetro similar a la
radiación incidente.
de la
Afecta a las longitudes de onda larga por debajo de 4.5 km de altura.
En la atmósfera real, donde se encuentran las nubes y los aerosoles, las dimensiones de las
partículas constituyentes no son despreciables frente a la de la radiación.
La teoría de Mie es más compleja, pero el resultado es que se produce más dispersión hacia
adelante que en ninguna otra dirección, y que esta dispersión hacia delante aumenta con el tamaño
de las partículas dispersantes.
La luz solar naranja y roja durante el amanecer y atardecer es resultado de este tipo de dispersión. A
mayor cantidad de polvo y humo en la atmósfera, más luz violeta y azul se dispersa por este camino
y sólo las rojizas pueden ser visibles.
Dispersión no selectiva
Ocurre cuando la radiación interactúa con partículas y moléculas de diámetro mucho mayor que la
de la radiación incidente.
Tiene lugar en porciones bajas de la troposfera, donde todas las
de la luz se dispersan
Las gotas de agua y los cristales de hielo que forman las nubes dispersan todas las
como resultado las nubes aparecen de color blanco.
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por igual, y
Antigua (Guatemala)
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Ventanas atmosféricas y bandas de absorción
RADIACIÓN TERRESTRE
Se considera al sistema
tierra-atmósfera como un cuerpo negro que emite radiación
electromagnética:
- Rango de temperaturas: 200 K - 300 K
- Intervalo de longitudes de onda: 3 - 100 µm
- MAX= 11 µm.
Los fenómenos mas importantes son la absorción y la emisión
de los distintos tipos de materiales, líquidos y sólidos, que
constituyen la superficie de la Tierra y los constituyentes de la
atmósfera: polvo, nubes, gases, aerosoles, etc.
Mientras que en general es una buena aproximación
considerar a los líquidos y sólidos como cuerpos negros,
absorbiendo toda la radiación que les llega y emitiendo de
acuerdo a su temperatura (ley de Planck), los gases no cumplen
esta aproximación. La absorción y la emisión de los gases
depende fuertemente de la longitud de onda.
Principales gases absorbentes que afectan a la radiación terrestre y solar:
(El vapor de agua absorbe 5 veces más que el resto de los gases juntos)
- Vapor de agua (WV)
- Ozono (O3)
- Dióxido de Carbono (CO2)
Entre 5 y 8 µm existe una fuerte banda de absorción del vapor de agua, que no existe para el resto de los componentes
atmosféricos, esta banda es la que se aprovechará para las imágenes de vapor de agua (WV).
Existen bandas espectrales para las que casi toda la radiación terrestre escapa hacia el espacio exterior, ni el WV ni el CO2
absorben en esas longitudes de onda. Estos intervalos del espectro se denominan ventanas atmosféricas.
Ventanas atmosféricas en el IR:
3.5 - 3.9 µm
8.5 – 9.5 µm
10.5 – 13.0 µm
atmosféricas
sonSatelital
aprovechadas‘Aplicaciones
para definir los
canales
básicos de
observación
en IR. (Guatemala)
XIEstas
Cursoventanas
Iberoamericano
de Met.
a la
Meteorología
Tropical
‘ - Antigua
16
Absorción radiativa en la atmósfera
Canales
MFG
Coeficientes de absorción a través de una atmósfera estándar en la vertical para los canales de MFG
Un valor próximo a uno indicará que la radiación que llega al sensor del satélite es nula o casi nula.
El caso opuesto lo constituyen las ventanas atmosféricas que dejan escapar cualquier información
de una superficie radiante.
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Transferencia radiativa en la atmósfera
Los procesos radiativos en la atmósfera están modulados por los gases, pues absorben
parcialmente la radiación emitida por la superficie y las nubes. La energía absorbida
dependerá, además de la capacidad de absorción de los gases para una dada, del
camino que lleve la radiación hacia el satélite.
En el IR cercano, donde se alcanzan los máximos de emisión para la tierra y
atmósfera, la energía recibida por el satélite proviene de dos fuentes:
1. La contribución de la superficie terrestre à el producto de la radiación emitida
por la tierra, considerada como un cuerpo gris a una temperatura T, por la
transmitancia desde la superficie de la tierra hasta el tope superior de la atmósfera.
2. La contribución de las diferentes capas
que componen la atmósfera. Si dividimos
la atmósfera en varias capas, o en una
multitud de estratos, tendremos las
expresiones sumatoria o integral
respectivas.
• Funciones de peso o de contribución:
Representan la variación de la
transmitancia con la presión a una dada
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18
Transferencia radiativa en la atmósfera
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19
Transferencia radiativa en la atmósfera
•
La forma más fácil, simple y efectiva de analizar el "peso“ o contribución de las distintas
capas atmosféricas para una longitud de onda dada es utilizar la función de contribución.
La figura muestra la función de contribución para las longitudes de onda de la banda de
absorción del vapor de agua WV (6 – 7 µm)
•
En esta curva, el mayor peso proviene de las capas centradas en torno a los 300 Hpa; por el
contrario, no existe contribución alguna de niveles inferiores de la atmósfera, incluso si la
superficie radiante posee una temperatura elevada. En este sentido, la radiación emitida por
niveles bajos sufre los procesos de absorción, ligados en este caso al WV atmosférico de las
capas que se encuentran sobre ella, de forma tal que la atmósfera es opaca a dichos niveles
y ninguna información le llega al satélite de los niveles bajos. En niveles altos la temperatura
es tan baja y el contenido de vapor de agua es tan pequeño que a partir de los 100 Hpa la
contribución de los estratos sobre dicha superficie de presión es despreciable.
•
En este caso, la contribución a la señal que le llega al
satélite en esta banda de absorción, proviene de una
capa más o menos profunda en vez de un nivel
determinado de presión.
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Transferencia radiativa en la atmósfera
Funciones de peso o contribución de los canales IR de MSG
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Identificación de nubes desde satélite - 1
http://www.aemet.es/es/divulgacion/varios/detalles/biblioteca_tempoweb
Factores de BRILLO:
Canales VIS à Iluminación (posición angular sol – blanco - radiómetro)
Reflectividad (espesor, concentración, distribución y fase del agua, superficies subyacentes)
Canales IR
à Temperatura y altura de los emisores
Canales WV à Contenido de humedad en la media y alta troposfera
Altura de las nubes de desarrollo vertical
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Identificación de nubes desde satélite - 2
http://www.aemet.es/es/divulgacion/varios/detalles/biblioteca_tempoweb
Textura:
Suave y continua (nubosidad estratiforme)
Abultada (cumuliformes)
Aspecto sedoso o fibroso (cirrifomes).
Estructura: Lisas o multicapas, con la posibilidad de observar sombras en estas últimas.
Formas de agrupamiento: Sistemas característicos: celulares, calles, Ci asociados al chorro, etc.
Extensión horizontal de la nube: si los elementos nubosos son más pequeños que la resolución del
radiómetro tendremos valores radiómetricos promediados con los de la superficie o de las nubes inferiores
Posible contaminación de la radiación dentro de la columna atmosférica por el O3, el WV, el CO2, …
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Identificación de nubes desde satélite - 3
http://www.aemet.es/es/divulgacion/varios/detalles/biblioteca_tempoweb
No siempre cada tipo de nubosidad presenta estas características. por ejemplo:
- los AC, aunque incluídos en el grupo de cumuliformes, pueden dar mala señal en VIS si son poco espesos.
- existen nubes que la mayoría de las veces se presentan combinadas entre sí, como es el caso de los NS,
AS y AC, que aunque se han incluído dentro del grupo de las estratiformes se observan muy bien en los tres
tipos de canales
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Identificación de nubes desde satélite - 4
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Programa MSG
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METEOSAT Primera Generación (MFG)
METEOSAT--1 a METEOSATMETEOSAT
METEOSAT-7
3.195 m
100 rpm
Meteosat Enhanced VIS & IR Imager
2.1 m
282 kg
(MVIRI)
Ø3 canales espectrales
ØMuestreo cada 30 minutos
ØResolución horizontal: 5 km
ØResolución canal VIS: 2.5 km
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27
Canales MVIRI
METEOSAT Primera Generación (MFG)
VIS
IR
0.5 – 0.9 µ
10.5 – 12.5 µ
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WV
5.7 – 7.1 µ
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28
Meteosat Segunda Generación (MSG)
METEOSAT - 8
MSG--1
MSG
METEOSAT – 9
MSG--2
MSG
(28 Ago 2002)
(21 Dic 2005)
100 rpm
2000 kg
METEOSAT--10
METEOSAT
MSG--3
MSG
(5 Jul 2012)
Spinning Enhanced VIS & IR Imager
(SEVIRI)
Ø 12 canales de medida
Ø Toma de imágenes cada 15 minutos
Ø Resolución horizontal de 3 km en el punto
2.4 m
subsatélite (SSP)
3.2 m
Ø Resolución horizontal de 1 km en el canal
HR VIS (SSP)
GERB
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29
Objetivos del programa MSG
• Vigilancia permanente en 11 canales VIS e IR del disco terrestre, con una
frecuencia de 15 minutos
• Información radiativa orientada al balance energético terrestre.
• HRV (resolución 1 km) de la mitad del disco terrestre
• Transmisión de datos brutos y otra información a la PGS (Primary Ground Station),
situada en Usingen (Alemania)
• Transmisión de la información recopilada desde las plataformas de concentración
de datos (PCD-DCP), vía el mismo satélite, a la PGS;
• Módulo de Búqueda y Rescate (GEOSAR): pequeño
equipo de comunicaciones para retransmitir señales de
socorro en 406 MHz a una estación de recepción central
en Europa, que gestiona la organización rápida de las
actividades de rescate. Este relé geoestacionario permite
un seguimiento continuo del disco terrestre a la vista
(Europa, África y Océano Atlántico) y permite la emisión
de señales inmediatas de alerta
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30
Meteosat Segunda Generación (MSG)
Primera imagen de la Tierra tomada por METEOSAT-10
7 de agosto de 2012 a 9:45 UTC
El satélite está construido de forma modular:
- Radiómetro SEVIRI, en el compartimento central.
- Radiómetro GERB, también en el centro del satélite
- Sistema MCP (Mission Communication Payload), incluyendo antenas y transmisores
en bandas L y S, en la parte superior
- Subsistemas de apoyo a la plataforma,
en el compartimento inferior.
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31
SEVIRI (Spinning Enhanced Vis & IR Imager )
•Por ser GEO…………..35800 Km…………..radiómetro de 50 cm de diámetro de apertura
•Para estabilidad…….100 rpm……………..sistema de escaneo: EàW y SàN.
•Por contaminación radiativa……………..plano focal enfriado a 85/95 K.
•Para mayor capacidad detección………3 detectores por cada canal IR (hay 8), 2 VIS y
un NIR y 9 para HRVIS
RESULTADO: 245.000 imágenes en los 7 años de vida prevista, obtenidas cada 15
minutos
- 3 km de resolución en punto subsatelital (PSS)
- 1 Km para el canal visible de alta resolución (HRVIS)
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32
Esquema de barrido de MSG
3712 x 3712 pixels
1024 niveles de gris (10 bits)
http://www.eumetsat.int/website/home/Satellites/CurrentSatellites/Meteosat/index.ht
ml
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33
Esquema de barrido rapidscan de MSG
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34
Canales SEVIRI de MSG
1
2
3
12
4
5
6
7
8
9
10
11
Die 12 Kanäle des Second Generation Meteosat Satelliten (Bilder alle 15 Minuten)
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35
MSG: Incremento de la resolución espacial en IR
(Ejemplo: 13 Octubre 2003, 12:15 UTC)
Canal IR (MFG) - 5 km
XI Curso Iberoamericano de Met. Satelital
Canal IR10.8 (MSG) - 3 km
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36
MSG: Mejora de la resolución espacial en VIS
Canal IR (MFG) ~ 5 km
Canal VIS (MFG) ~ 2.5 km
Ejemplo:
4 Diciembre 2002, 12:30 UTC
Canal HRV
(MSG)
XI Curso Iberoamericano
de Met.
Satelital~
1 km‘Aplicaciones a la Meteorología Tropical ‘ - Antigua (Guatemala)
37
MSG: Mejora de la resolución espacial en HRVIS
(Ejemplo: 11 Noviembre 2003, 11:00 UTC)
Canal VIS (MFG) ~ 2.5 km
XI Curso Iberoamericano de Met. Satelital
Canal HRVIS (MSG) ~ 1 km
‘Aplicaciones a la Meteorología Tropical ‘ -
Antigua (Guatemala)
38
Muestreo espacial mejorado
MSG-1 HRVIS vs NOAA-16 AVHRR CH2
(Ejemplo: 19 Noviembre 2003)
Canal HRVIS (MSG), 13:00 UTC
Canal 2 AVHRR, 13:02 UTC
- Mejor resolución de las zonas afectadas por nieblas
- Apreciación de estelas
XI Curso Iberoamericano de Met. Satelital
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Antigua (Guatemala)
39
MSG: Muestreo espacial mejorado
(Ejemplo: 5 Noviembre 2003)
Kaiserstuhl
(557 m)
Canal VIS (MFG) ~ 2.5 km
08:00 UTC
XI Curso Iberoamericano de Met. Satelital
Canal HRVIS (MSG) ~ 1 km
08:45 UTC
‘Aplicaciones a la Meteorología Tropical ‘ -
Antigua (Guatemala)
40
MSG: Muestreo espacial mejorado
(Ejemplo: 26 Septiembre 2003, 10:00 UTC)
Canal VIS Meteosat-7 VIS
~ 2.5 km
XI Curso Iberoamericano de Met. Satelital
MSG-1 Canal HRV
‘Aplicaciones a la Meteorología Tropical ‘ -
~ 1 km
Antigua (Guatemala)
41
MSG: Muestreo espacial mejorado
(Ejemplo: 8 Diciembre 2003, 11:45 UTC)
Canal VIS (MFG) ~ 2.5 km
XI Curso Iberoamericano de Met. Satelital
Canal HRVIS (MSG) ~ 1 km
‘Aplicaciones a la Meteorología Tropical ‘ -
Antigua (Guatemala)
42
MSG: Mejora del muestreo temporal
(Ejemplo: 8 Junio 2003)
10:00
10:00
10:30
VIS (MFG), intervalos de 30 min
11:00
10:15
10:30
10:45
HRVIS (MSG), intervalos de 15 min
XI Curso Iberoamericano de Met. Satelital
‘Aplicaciones a la Meteorología Tropical ‘ -
11:00
Antigua (Guatemala)
43
MSG: Mejora de la resolución espacial y temporal
(Ejemplo: 10 Diciembre 2003 - MSG Rapid Scans)
Canal VIS (MFG) ~ 2.5 km/30 min
XI Curso Iberoamericano de Met. Satelital
Canal HRVIS (MSG) ~ 1 km/5 min
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44
Canales SEVIRI MSG
Básicos + Masas de Aire + HR VIS
Básicos
Banda (µm)
Masas de aire
Banda (µm)
VIS 0.6
0.56 - 0.71
WV 6.2
5.35 - 7.15
VIS 0.8
0.74 - 0.88
WV 7.3
6.85 - 7.85
VIS (NIR)1.6
1.50 - 1.78
IR 8.7
8.30 - 9.10
O3 9.7
9.38 - 9.94
CO2 13.4
12.40 - 14.40
High Res VIS
HRV
1km Sampling
0.5 - 0.9
IR 3.9
3.48 - 4.36
IR 10.8
9.80 - 11.80
IR 12.0
11.00 - 13.00
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45
Canales SEVIRI
Nº
CANAL
BANDA RADIOMÉTRICA
(mm)
PRINCIPALES APLICACIONES
01
02
VIS 0,6
VIS 0,8
0,56 - 0,71
0,74 - 0,88
Detección y seguimiento de la nubosidad. Control de la
vegetación. Observación de aerosoles
03
VIS 1,6
1,50 - 1,78
Discriminación nubes de nieve; distinción nubes de hielonubes de agua líquida. Información sobre aerosoles.
04
IR 3,9
3,48 - 4,36
Detección nieblas y nubes bajas. Medida
temperaturas nocturnas de suelos y mares.
05
06
WV 6,2
WV 7,3
5,35 - 7,15
6,85 - 7,85
Observación del vapor de agua y de vientos en la troposfera
media y superior. Determinación de la altura de nubes
semitransparentes.
07
IR 8,7
8,30 - 9,10
Detección de cirros semitransparentes. Discriminación entre
hielo y agua líquida como componentes nubosos
08
IR 9,7
9,38 - 9,94
Radiancias de O3. Seguimiento de las estructuras del ozono.
Vientos en la baja estratosfera. Sensibilidad a tipos de suelo
09
10
IR 10,8
IR 12,0
9,80 - 11,80
11,00 - 13,00
Medida de temperatura de la superficie y de los topes
nubosos. Detección de cirros. Estimación del agua
precipitable sobre mar.
Radiancias de CO2. Altura de los cirros semitransparentes.
Temperatura de la baja troposfera.
11
IR 13,4
12,40 - 14,40
12
HRVIS
Banda ancha en el visible
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de
las
Información visible en alta resolución (1 km).
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Otro instrumental a bordo de MSG
GERB (Geostationary Earth Radiation Budget)
GERB es un radiómetro VIS e IR para estudiar y calcular el balance radiativo terrestre, con mediciones
precisas de las componentes de onda corta ( SW ) y de onda larga ( LW ) de la energía radiativa que alcanza la
parte superior de la atmósfera, es decir, sobre la radiación solar reflejada y la radiación térmica emitida por la
Tierra y la atmósfera. Es operado por EUMETSAT en coordinación con el Equipo de Operaciones GERB , con
sede en ICSTM (Imperial College of Science, Technology and Medicine – Univ. Londres) .
Un equipo científico internacional GERB (GIST) se encarga, entre otros, de definir los requisitos científicos,
los productos y algoritmos de procesamiento y para poner en práctica actividades de validación .
La información GERB es recibida en el segmento terrestre de EUMETSAT y procesada en el segmento
terrestre de GERB. Los datos y productos se distribuyen a los centros de predicción de toda Europa, que
utilizan la información para evaluar y mejorar los modelos de NWP-PNT y la vigilancia del clima .
El instrumento GERB es un radiómetro de barrido con dos canales:
- Espectro solar: SW (0,32 - 4,0 µm )
- Banda ancha:
(0,32 a 30 µm).
Las medidas de estos canales se emplean para calcular la radiación térmica emitida por la Tierra en el rango
espectral de 4,0 a 30 µm .
Los datos se calibran a bordo, a fin de apoyar la recuperación de los flujos radiativos medidos con una
precisión inferior al 1 % .
Los canales de banda ancha GERB abarcan los 12 canales más estrechos del SEVIRI. Por tanto, GERB
rellena los huecos en el espectro de radiación térmica perdida por los canales SEVIRI, aunque mide la
radiación térmica con una resolución espacial más tosca . Una vez en tierra , los científicos utilizan la
resolución espacial de los datos SEVIRI para mejorar la resolución espacial de las imágenes GERB .
http://gerb.oma.be/doku.php
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47
Otro instrumental
GERB (Geostationary Earth Radiation Budget)
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48
Satélites GOES
Ch 1
Ch 4
GOES-13 / 14 de Abr 2010.
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49
Satélites GOES
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50
Radiómetro IMAGER - GOES
Importancia de la calibración
El subsistema de procesamiento de sensor
(MSF) para el GOES-15 (operacional GOES-W)
fue cambiado a las 20:45 UTC del 12 Mar 2012.
Este cambio, que debería haber sido transparente
para los usuarios, presentó errorers, especialmente
evidentes en el canal 3 de WV. El error fue rastreado
hasta detectar un problema en la base de datos de la
nueva MSF, que contenía coeficientes incorrectos para la
conversión de la temperatura de brillo para el cuerpo
negro a bordo. La temperatura del cuerpo negro se utiliza
como parte de la calibración de las bandas de IR. Como
resultado, las temperaturas de brillo de WV fueron
aproximadamente un 5% inferiores durante
aproximadamente cinco días.
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51
Comparación SEVIRI MSG - IMAGER GOES
SEVIRI (METEOSAT-10)
CANAL
IMAGER GOES I-M
BANDA (mm)
CANAL
BANDA (mm)
01
VIS 0,6
0,56 - 0,71
02
VIS 0,8
0,74 - 0,88
12
HRVIS (1 KM)
03
NIR 1,6
1,50 - 1,78
04
IR 3,9
3,48 - 4,36
05
WV 6,2
5,35 - 7,15
06
WV 7,3
6,85 - 7,85
07
IR 8,7
8,30 - 9,10
08
IR 9,7
9,38 - 9,94
09
IR 10,8
9,80 - 11,80
4 IR1
10,20 - 11,20
10
IR 12,0
11,00 - 13,00
5 IR2
11,50 - 12,50
11
IR 13,4
12,40 - 14,40
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1 VISIBLE (1 KM)
0,55 - 0,75
2 ONDA CORTA
3,80 - 4,00
3 VAPOR DE AGUA
6,50 - 7,00
0,6 - 0,9
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52
Comparación de las fuentes radiativas
Sol – Tierra/atmósfera en MSG
•
•
Para < 5 mm ® la radiación solar es dominante
Para > 5 mm ® predominio de la radiación terrestre
•
•
•
Ch 01, 02, 03, 12: sólo radiación solar
Ch 04: radiación procedente del sol y de la tierra (canal combinado)
Ch 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11: sólo radiación térmica terrestre
Radiación solar
Radiación terrestre
Watt/m2
Sólo VIS
VIS+IR
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Sólo IR
µm
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Satélites METEOSAT en operación
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54