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.