Detecção RemotaDETECÇÃO REMOTA POR DETECÇÃO REMOTA POR

MICROONDAS:MICROONDAS:

PRODUTOS ATMOSFÉRICOS PRODUTOS ATMOSFÉRICOS GERADOS POR MICROONDASGERADOS POR MICROONDAS

Autor: André Filipe Baptista Fernandes (Nº 50343)

Docente Responsável: Professora Doutora Maria Dolores Manso Orgaz

ÍndiceÍndice- Introdução; - Imagens de vapor de água geradas por

microondas;- Água Precipitável Total;- Vapor de água a diferentes altitudes;- Comparação da representação da humidade

em imagens do GOES e de microondas;- Água líquida nas nuvens;- Ideias – Chave;- Bibliografia.

IntroduçãoIntroduçãoOs instrumentos de microondas

permitem criar produtos que representam as componentes atmosféricas desde a superfície do mar até ao cimo da troposfera.

Neste trabalho, pretende-se introduzir alguns conceitos relacionados com esses produtos, tais como água precipitável total e água líquida nas nuvens.

Imagens de vapor de água geradas Imagens de vapor de água geradas por microondaspor microondas

Fig. 1 – Vapor de água perto da costa do Pacífico dos EUA,

3 de Novembro de 2004

. Na fig. 1, o canal de 23 GHz do AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer) permite visualizar uma franja de vapor de água junto à costa californiana (o aspecto difuso da franja mostra que não se trata de nuvens);

. Na detecção remota por microondas, a detecção e medição dos fenómenos atmosféricos é muito mais fácil sobre o oceano do que sobre terra firme.

Fig. 2 – Espectro de microondas

A frequência de 23 GHz usada para criar a fig. 1 (diapositivo anterior) encontra-se numa região de absorção de vapor de água, fornecendo os dados necessários à criação de produtos de vapor de água de microondas.

Definição de Água Precipitável TotalDefinição de Água Precipitável Total

A água precipitável total (TPW) é um produto gerado por microondas que representa a profundidade de água líquida que se acumularia se todo o vapor de água contido num cilindro hipotético situado num determinado lugar da Terra se condensasse.

As imagens de vapor de água produzidas no infravermelho detectam vapor de água, principalmente, nos níveis médios e altos da troposfera. Já as imagens de água precipitável total mostram a humidade presente em todos os níveis (sendo que a maior parte do vapor de água se concentra nos níveis inferiores da troposfera).

Água Precipitável Total (exemplo):Água Precipitável Total (exemplo):

Fig. 3 – Água precipitável total no dia 10 de Agosto de 2006 –

imagem gerada por AMSU (Advanced Microwave Sounding

Unit)

. Conclui-se que a água precipitável total, cujo valor se expressa em milímetros, tem valores elevados perto do Equador (onde as águas oceânicas são quentes e os índices de evaporação elevados) e valores baixos perto dos pólos (onde a evaporação é escassa);

. Os gradientes de água precipitável total podem mostrar a posição de frentes atmosféricas sobre os oceanos.

Vapor de água a diferentes altitudesVapor de água a diferentes altitudes

Fig. 4 – Vapor de água a diferentes altitudes

. O vapor de água representado nos produtos de água precipitável total concentra-se nos níveis inferiores da troposfera e pode deslocar-se numa direcção diferente da que a humidade nos níveis mais superiores de desloca;

. É possível chegar a um prognóstico errado das condições atmosféricas se usarmos as imagens de vapor de água produzidas no infravermelho para acompanhar o seguimento das franjas de humidade nos níveis inferiores.

Comparação da representação da humidade Comparação da representação da humidade em imagens do GOES e do microondas em imagens do GOES e do microondas

Fig. 5 – Imagem em microondas obtida a partir de um satélite em órbita polar –

Água precipitável total, 11 de Abril de 1995

. A água precipitável total calibra-se para detectar a humidade total (desde a parte inferior até ao nível superior da troposfera) e tem uma resolução espacial de cerca de 21 a 45 km;. Este produto, que é válido em qualquer lugar do oceano (excepto nos locais de nuvens de chuva mais espessas), indica a localização do ar mais húmido nos níveis baixos e médios da troposfera;. Dependendo da quantidade de satélites em órbita, é possível obter uma nova série de imagens a cada 3 – 12 horas.

Comparação da representação da humidade em Comparação da representação da humidade em imagens do GOES e do microondas imagens do GOES e do microondas

Fig. 6 – Imagem do GOES (satélite geostacionário) – Vapor de água às 01h15 (UTC), 11 de

Abril de 1995

. A fig. 6 não é muito útil;

. A imagem não mostra o vapor de água que provoca as inundações, porque não detecta a humidade abaixo dos 3000 metros de altitude;. Não representa bem o vapor de água em qualquer nível, devido à ocultação por parte dos cirros;. Em geral, as imagens de vapor de água dos satélites geostacionários são apenas mapas da temperatura de brilho IR (os dados não são apresentados em unidades de humidade). Estão disponíveis a cerca de cada 30 minutos e têm uma resolução mais elevada.

Definição de Água Líquida nas Definição de Água Líquida nas NuvensNuvens

Fig. 7 – Imagem representativa de água

líquida nas nuvens

A água líquida nas nuvens (Cloud Liquid Water, CLW) é semelhante à água precipitável total. Representa a profundidade de líquido que se acumularia se todas as gotículas da nuvem de uma coluna vertical se comprimissem numa profundidade de água líquida equivalente. Este produto expressa-se em milímetros e apenas é válido sobre a água.

Água Líquida nas Nuvens Água Líquida nas Nuvens (exemplo):(exemplo):

Fig. 8 – Água líquida nas nuvens no dia 10 de Agosto de 2005 - imagem gerada

por AMSU

. Na fig. 8, a cor verde representa uma quantidade de água nas nuvens entre baixa e moderada. Nas regiões de convergência dos níveis inferiores, os movimentos ascendentes produzem condensação, aumentando a quantidade de água nas nuvens (cor vermelha);

. Este produto AMSU só é válido até aos 0,70 mm. Acima deste valor, a margem de erro começa a superar os níveis aceitáveis.

A água precipitável total é usada em A água precipitável total é usada em investigações para avaliar as propriedades das investigações para avaliar as propriedades das nuvens estratiformes e para calcular o potencial de nuvens estratiformes e para calcular o potencial de congelamento das aeronaves (a probabilidade de congelamento das aeronaves (a probabilidade de algumas estruturas das aeronaves ficarem algumas estruturas das aeronaves ficarem congeladas durante o voo).congeladas durante o voo).

Ideias - ChaveIdeias - Chave

. A água precipitável total (TPW) representa o equivalente de água líquida de todo o vapor de água presente num cilindro teórico acima da marca do satélite;

. As imagens no infravermelho de vapor de água apenas detectam a humidade nos níveis altos;

. As imagens da água precipitável total representam a humidade nos níveis médios e baixos da troposfera;

. O produto ‘água precipitável total’ só é válido sobre os oceanos;

. Os valores de água precipitável total são mais elevados nas latitudes baixas, onde a quantidade de vapor de água é superior;

. Contrariamente às imagens de vapor de água dos satélites geostacionários, as imagens de água precipitável total detectam a humidade concentrada nos níveis mais baixos da atmosfera;

. A água líquida nas nuvens (CLW) representa a profundidade de líquido que se obteria ao comprimir as gotas da nuvem num cilindro teórico acima da marca do satélite para se obter o equivalente de água líquida;

. O produto ‘água líquida nas nuvens’ só é válido sobre a água;

. As nuvens são naturalmente descontínuas na atmosfera, existindo muitas regiões sem nuvens e com valores de água líquida nas nuvens correspondentes a zero.

.

BibliografiaBibliografia

Sítio da Internet http://torre.fis.ua.pt/remote_sensing.asp - Documento “Percepción remota por microondas: nubes, precipitación y vapor de agua – Sección 2: Productos atmosféricos generados por microondas”