Satélites Meteorológicos

Satélites Meteorológicos

Sensores Remotos/Sensores in situ

Por qué medir desde el espacio? Las observaciones con satélite son una herramienta de observación complementaria muy importante de la atmósfera terrestre, los continentes y los océanos, especialmente cuando las observaciones in situ son escasas o inexistentes.

Red global de radiosondas Ubicación de las estaciones de globos meteorológicos (Radiosondas) Notar la baja densidad sobre los océanos

Importancia de las observaciones desde satélites Los sondeos de temperatura y humedad de la atmósfera proveen información que es crítica para el pronóstico del tiempo. Previo a la existencia de los satélites, eran los globos meteorológicos los que proveían información de sondeos atmosféricos (perfiles verticales de la atmósfera). El primer satélite meteorológico fue el TIROS I (Television and Infrared Observtion Satellite), 1960 y el primero que produjo sondeos fue el Nimbus III, 1969

Global Observing System (GOS)

Tipos de satélite 1. Órbita polar (cuasi polar) o sol-sincrónica (LEO) 2. Órbita geostacionaria (GEO) Características que los diferencian 1. Resolución espacial 2. Resolución temporal (revisita) 3. Bandas o canales (VIS, IR, MW) 4. Datos que generan a) Imágenes b) Perfiles verticales de T, humedad, concentración de gases Operación Agencias espaciales de distintos países

Cobertura global con un satélite de órbita polar La cobertura global es casi total El período de revisita es de unas 12 horas cerca del Ecuador y de 1 o 2 horas cerca de los polos

Cobertura global con los satélites geoestacionarios La constelación nominal para la operación de los satélites geoestacionarios incluye 6 satélites para asegurar una cobertura total del globo terrestre desde 50 S a 50 N con un ángulo cenital menor que 70.

Factor importante La tecnología de los instrumentos que transportan los satélites ha mejorado significativamente en la última década incorporando: - Observaciones Hiperspectrales en el IR para mejorar los sondeos - Altimetría para derivar alturas del océano - Escaterometría para obtener los vectores de viento sobre el océano - Bandas en MW Banda L para medir humedad del suelo y salinidad

Current geostationary (GEO) satellites contributing to the GOS http://www.wmo.int/pages/prog/sat/gosgeo.html Current Low Earth Orbit (LEO) satellites contributing to the GOS http://www.wmo.int/pages/prog/sat/gosleo.html NOAA KLM USER'S GUIDE http://www.ncdc.noaa.gov/oa/pod-guide/ncdc/docs/klm/index.htm

ALGUNAS CONSIDERACIONES Radiación Electromagnética (REM), en ella se basan todos los sistemas de percepción remota. Radiación es la energía emitida en forma de ondas por todas las sustancias que no están al cero absoluto. Percepción remota o teledetección o sensoramiento remoto: provee mediciones de propiedades físicas de un objeto obtenidas a distancia. El espectro electromagnético es un espectro continuo de todos los tipos de radiación electromagnética. En el espectro, la REM es ordenada generalmente de acuerdo a su longitud de onda (λ) o frecuencia (ν) o número de onda (κ). Los objetos emiten energía en rangos específicos de longitudes de onda, que son normalmente conocidos como espectro del objeto o firmas (curvas de reflectancia o emitancia espectral).

Espectro electromagnético Las ondas electromagnéticas pueden exhibir un rango continuo de longitudes de onda y la totalidad de todas las longitudes de onda posibles se denomina espectro electromagnético

Para los sensores remotos, la porción más significativa de la transferencia radiativa en la atmósfera es la que está delimitada por la radiación ultravioleta (UV) en el límite inferior de y por las microondas en el superior.

1 2 1 1 2 3 4 5 7 6 PAN Espectro o firmas o curvas de reflectancia espectral para: a) agua, b) vegetación, c) suelo Inés Velasco

Espectro de emisión de la tierra y su atmósfera. Curvas de Planck para distintas temperaturas.

ELEMENTOS QUE PARTICIPAN EN LAS OBSERVACIONES CON SATÉLITE * FUENTES DE REM (sol, tierra + atmósfera, sensores) ** INTERACCIÓN DE LA REM (c/ el blanco y c/el sensor) *** PROPAGACIÓN DE REM (entre el blanco y el sensor) **** PROCESAMIENTO DE LOS DATOS EMITIDOS (obtener parámetros físicos ubicados espacialmente) ***** INTERPRETACIÓN (en función de la disciplina de aplicación)

* FUENTES DE REM (sol, tierra + atmósfera, sensores)

** INTERACCIÓN DE LA REM (c/ el blanco y c/el sensor) Emisión, absorción, reflexión, dispersión, transmisión Dependen del estado del sistema (líquido, sólido, gaseoso) y de la longitud de onda (λ) de la REM En la atmósfera, para λ < 1 µm, dispersión >> absorción para λ IR, dispersión << absorción Para superficies sólidas o líquidas, la emisión, absorción, reflexión y dispersión abarcan un rango amplio de λ. En el rango VIS e IR las interacciones ocurren en los niveles superficiales, En el rango de las microondas (MW) las interacciones ocurren en superficie y subsuperficie. Inés Velasco

*** PROPAGACIÓN DE REM (entre el blanco y el sensor) La REM consiste en campos eléctricos y magnéticos alternados. Se suele especificar por su longitud de onda (λ), por su frecuencia (ν) o por el número de onda (κ) ν = 1 c λ = cκ (1) C = 2.99792458 10-8 m s -1 [ ] 6 9 10 λ = µ m = 10 m; nm = 10 m; Angstrom = 10 m 9 [ υ] = Hertz = 1cps; GHz = 10 cps Esquema de onda electromagnética

Interacciones principales entre la radiación, la superficie, la atmósfera y las nubes en función de la longitud de onda VIS IR MW

Notar que: Las interacciones en la región de las MW son función de: 1. rugosidad superficial, 2. contenido de H 2 O líquida, 3. dispersión por partículas. Por ej. el suelo, la nieve y el hielo secos absorben poco, por lo tanto emiten poco, Pero si se le agrega una pequeña cantidad de H 2 O líquida, la emisividad (ε) aumenta mucho, 1.

GOES/POES La radiación que llega al sensor proviene de la radiación solar reflejada y de la radiación infrarroja que emergen el tope de la atmósfera (TOA). Estas a su vez dependen de las características de la superficie, de los elementos que forman la atmósfera y de cómo la radiación interactúa con todos ellos.

RADIACIÓN SOLAR RADIACIÓN TERRESTRE La mayor parte de la radiación proveniente del sol está entre los 100 nm y los 4 µm, y consiste en radiación UV, visible (VIS) e IR cercana (NIR). El 99% de la emisión del sol está entre el VIS (0.4-0.75 µm) y el IR cercano (0.74-5 µm) y menos del 1% del total proviene del UV. La energía radiante emitida por la Tierra está casi totalmente entre los 4 y 200 µm (IR térmica).

EN RESUMEN: Los sistemas dotados de sensores remotos operan en diferentes partes del espectro: visible (VIS), infrarrojo (IR) y microonda (MW). La interacción de la radiación con la materia depende de: 1. el estado de la materia (sólido, líquido o gaseoso) - 2. la longitud de onda de la radiación Estos factores determinan la forma de la interacción: 1. emisión, 2. dispersión, 3. absorción o 4. reflexión.

**** PROCESAMIENTO DE LOS DATOS EMITIDOS Datos emitidos = "datos crudos" = valores numéricos Es necesario: a) CALIBRAR (correcciones radiométricas y geométricas) b) GEOREFERENCIAR (localizar o navegar) para pasar a: ***** la INTERPRETACIÓN

Componentes de un sistema de recepción y procesamiento de datos obtenidos por sensores remotos. (Adaptado de Chuvieco, 1996).

.? Nociones de transferencia radiativa