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Instrumentos de microondas. Instrumentos de microondas. SSM/I e SSMIS AMSR-E AMSU e MHS. SSM/I e SSMIS. Geração de mapas mundiais de cobertura de neve e gelo e equivalente de água de neve (graças à detecção de ondas de 19 e 37 GHz) - PowerPoint PPT Presentation
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Instrumentos de microondas
Instrumentos de microondas
• SSM/I e SSMIS
• AMSR-E
• AMSU e MHS
SSM/I e SSMIS• Geração de mapas mundiais de cobertura de neve e gelo e equivalente de água de neve (graças à detecção de
ondas de 19 e 37 GHz)• Sensor de microondas (associado a estes instrumentos) é uma importante ferramenta uma vez que estas ondas
penetram as nuvens. Complementa os produtos na zona do visível e próximo do infravermelho, sobretudo em latitudes altas onde o manto de nuvens persiste praticamente todo o Inverno.
Cobertura de neve e gelo (Microondas)
Instrumento SSM/I
Satélite DMSP
Produto de 24h
Cobertura de neve e água de neve (visível e microondas)
Instrumento SSM/I
Produto de 1 mês
SSM/I e SSMIS são ambos instrumentos de varrimento cónico.
A resolução espacial mantém-se constante através da totalidade da franja de varrimento.
Evitam-se complicações relacionadas com a ‘pegada’ de tamanho variável, quando utilizada a estratégia de varrimento lateral
O satélite DMSP faz as suas observações de madrugada e ao fim da tarde para evitar rápidas mudanças na neve como por exemplo a fusão da neve. A emissividade da neve ‘molhada’ é muito maior, o que pode dissimular os verdadeiros dados.
Varrimento cónico
Varrimento lateral
AMSR-E• Sistema de microondas passivo
• Lançado em 2002 a bordo do satélite polar EOS Aqua
• Observações de mantos de neve (mantos, profundidade, equivalente em água) e gelo
• Utiliza o sistema de varrimento cónico, cuja resolução espacial é constante através da franja do varrimento.
AMSU e MHS• AMSU é um instrumento de microondas passivo• Está a bordo dos satélites polares da série NOAA e MetOp (acordo entre NOAA e EUMETSAT)• AMSU é composto por dois instrumentos, o AMSU-A e B, a bordo dos satélites da série NOAA anteriores
ao NOAA-18 e MetOp e pelo instrumento AMSU-A e a sonda de humidade por microondas (Microwave Humidity Sounder, MHS) a bordo de satélites mais novos.
• Os canais detectam frequências entre 23 e 190 GHz
• Os instrumentos AMSU e MHS geram produtos de manto de neve e equivalente de água da neve
• A série de satélites NOAA e MetOp asseguram uma cobertura global e actualizações diárias (NOAA: madrugada e à tarde e MetOp: manhã)
• AMSU Utiliza a técnica de varrimento lateral
Produto equivalente em água do NOAA-18. Representa uma tempestade que cobriu de neve a zona entre as Montanhas Rochosas e as planícies centrais , a zona central do vale do Mississipi e o vale de Ohio e a região central da costa do Atlântico
Produto manto de neve. Cobertura global em 12 horas
Produtos
Produtos das seguintes instituições:
• NOAA (National Oceanic and atmospheric administration, EUA)
• MSC (Meteorological Service of Canadá)
• NSIDC (National Snow and Ice Data Center, EUA)
• NWS (National Weather Service, faz parte do NOAA)
NOAA: Manto de neve combinado
• NOAA/NESDIS sintetiza informação sobre manto de neve e gelo através de microondas, visível, infravermelho e de observações de superfície. Gera produtos diários do Hemisfério Norte
• Também se gera um produto diário complementar de mapas de cobertura de neve e gelo que cobre todo o globo terrestre através de observações de superfície e de teledetecção dos satélites dos E.U. e da Europa, como por exemplo o MetOp e MSG.
NOAA: equivalente em água da neve
• Estes produtos são úteis para observar as alterações no manto de neve e avaliar armazenamentos de água e potenciais degelos primaveris.
Produtos manto de neve e equivalente em água derivados das observações AMSR-E durante um período de uma semana
MSC (serviço meteorológico do Canadá): equivalente em água de neve
• MSC gera produtos de equivalente de água da neve através de sistemas de microondas passivos.
• Produz mapas de alta resolução úteis em várias actividades:
– Administração de recursos hídricos– Geração de energia hidroeléctrica– Prognóstico de inundações– Agricultura– Observação de secas– Modelos de incêndios florestais
• O produto também é utilizado na área da meteorologia para prognóstico de tempestades de neve com base na observação do aumento do manto de neve.
NSIDC (National Snow and Ice Data Center): imagens compostas
Imagem de microondas AMSR-E do satélite Aqua. Produto de manto de neve e equivalente em água da neve. Cobertura de 12 horas.
Imagem composta. Mesmo produto e da mesma semana da imagem ao lado. Cobertura de 5 dias. As zonas sem cobertura desapareceram.
• Os produtos de imagens compostas são importantes para monitorizar os armazenamentos de água a uma larga escala espacial (escala global) e temporal (escalas sazonais).
• Isto tem implicações na hidrologia, administração de recursos hídricos, para o seguimento e previsão de alterações climáticas a nível regional e global, para o prognóstico numérico do tempo a largo prazo.
• Os produtos de imagens compostas são importantes para expandir os dados do mapa histórico mundial do manto de neve que começou a realizar-se na década de 1970, uma vez que têm uma grande resolução.
NSIDC: climatografias combinadas
• Nas imagens seguintes combinaram-se dados de instrumentos de microondas com dados de instrumentos que utilizam comprimentos de onda visíveis.
• Desta forma o produto é mais realista e com uma maior resolução.
NWS: análises de neve de NOHRSC
• O centro operativo nacional de teledetecção hidrológica (NOHRSC) do serviço nacional de meteorologia dos E.U. (NWS) assimila os dados das observações de satélites, terrestres e aéreas, assim como a saída (output) dos modelos de PNT, num modelo de neve baseado na física para produzir produtos de cobertura de neve e equivalente de água de neve a largas escalas temporais e espaciais.
Prestação dos instrumentos e características dos produtos
Limitações dos produtos
Resolução espacial de varrimento cónico VS varrimento lateral
• No caso dos instrumentos de varrimento lateral, a resolução espacial é alterada. Nos bordos da franja de varrimento geram-se píxeis com dados degradados ou desfocados.
• Exs de instrumentos: AMSU e MHS
• No caso dos instrumentos de varrimento cónico a resolução permanece constante.
• Exs de instrumentos: SSM/I, SSMIS, AMSR-E e o futuro gerador de imagens microondas NPOESS
Zonas de contacto entre terra firme e água
• No caso de utilização de instrumentos de baixa resolução (como por exemplo, o AMSU), os dados da costa terrestre e os dados oceânicos podem-se misturar e gerar informação errada.
• Então, existem algoritmos que apagam ou corrigem informação proveniente dos limites entre terra e água.
Imagem onde dados foram corrigidos e outros omitidos (a branco)
Produtos de superfície terrestre
• As ‘footprints’ dos instrumentos de microondas são relativamente largas em comparação com as dos instrumentos de radiação visível e infravermelha.
• Então é possível que quando queiramos estudar um produto, como por ex manto de neve ou humidade do solo, a superfície abarcada pela ‘footprint’ contenha mais do que um tipo de superfície e os dados ficam degradados e contaminados.
• Ex: o produto de estudo do manto de neve e solo é contaminado pela radiação proveniente da florestação.
Precipitação
• Em zonas onde ocorre grande quantidade de precipitação ou onde o manto de nuvens é muito denso (normalmente mais de a,3 mm de água), a radiação de microondas emitida pela superfície é absorvida ou dispersada.
• Assim, os dados verdadeiros são alterados por influência da chuva e das nuvens. • Mais uma vez, existem algoritmos que omitem dados possivelmente alterados (a azul claro).
Vento próximo da superfície oceânica
• Ventos com velocidade superior a 20m/s agitam a superfície oceânica, fazendo com que as emissões de microondas aumentem.
• Isto contamina consideravelmente os dados correspondentes à temperatura da superfície oceânica.