Curso de Capacitación en Percepción Remota (NASA)

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1 Misión para Medir Precipitación Tropical en forma de Lluvia (TRMM): Datos y sus Usos
Curso de Capacitación en Percepción Remota (NASA) Colombia, 28 de noviembre - 2 de diciembre, 2011 ARSET Applied Remote Sensing Education and Training (Educación y Capacitación en Percepción Remota Aplicada) Un proyecto del Programa de Ciencias Aplicadas de la NASA

2 Misión para Medir Precipitación Tropical en Forma de Lluvia TRMM por sus siglas en inglés Satélites de la NASA que observan la Tierra

3 Qué es TRMM? La primer misión satelital dedicada a medir la precipitación en forma de lluvia tropical y subtropical Una misión de colaboración conjunta entre la NASA y la Agencia Espacial Japonesa Lanzado el 27 de Noviembre, 1997 Dimensiones aproximadas: 2.4m x 2.4m x 4.4m Peso aproximado: 3,500 kg

4 Cobertura de Medida de Lluvia sobre la Tierra
Por qué TRMM? Porque: Tener medidas de lluvia precisas es crucial -- la lluvia es extremadamente importante para el estado de tiempo, el clima y el ciclo de energía de la tierra La lluvia tropical desempeña un papel crítico en la producción de movimientos atmosféricos, liberando calentamiento latente -- 2/3 de la lluvia a nivel global ocurre en el tropico. La información sobre la intensidad y cantidad de caída de lluvia en los trópicos estaba incompleta – especialmente sobre los océanos – antes de la cobertura satelital Cobertura de Medida de Lluvia sobre la Tierra

5 TRMM - Satélite y Orbitas
TRMM es una órbita no polar, de inclinación baja, lanzada a una altitud de aproximadamente 350 Km La órbita fue elevada a 403 Km después del 23 de agosto del 2001 Hay 16 órbitas TRMM por día, con un período de aproximadamente 92 minutos, que cubren los trópicos globalmente TRMM provee cobertura global entre la latitudes 35° S y 35°N La inclinación de baja órbita de TRMM—solo 35° del ecuador—permite que sus instrumentos se concentren en los trópicos. Esta imagen muestra la mitad de las observaciones de un día de TRMM.

6 Instrumentos de TRMM Radar para Precipitación (PR por sus siglas en inglés) - Primer radar en el espacio para la observación y medición de lluvia TRMM Instrumento de Imágenes en Microondas (TMI por sus siglas en inglés) Escaner en el Visible e Infrarrojo (VIRS por sus siglas en inglés) Sistema de Energía Radiante de Nubes y Tierra (CERES por sus siglas en inglés) Sensor de Imágenes de Relámpagos (LIS por sus siglas en inglés)

7 Instrumentos de Percepción de Lluvia de TRMM
TRMM - PR, TMI, y VIRS se usan para la percepción remota de la precipitación en forma de lluvia El PR es un instrumento activo mientras que TMI y VIRS son instrumentos pasivos Cada instrumento complementa medidas de lluvia Para determinar la intensidad y cantidad de precipitación en forma de lluvia y el alcance de cada instrumento se utilizan algoritmos complejos

8 TRMM Radar para Precipitación (PR)
Primer instrumento en el espacio que provee mapas tridimensionales de la estructura de las tormentas y una medida cuantitativa de lluvia sobre el océano y la tierra (frecuencia GHz) Ancho de franja de 247 km x 5 km y campo de visión instantáneo Puede proveer perfiles verticales de lluvia y nieve, de la superficie a 20 km de altura. Puede detectar lluvia tan leve como 0.7 mm por hora La frecuencia del radar es tres veces más alta que la frecuencia de un radar en tierra. Esto provee buena resolución e imágenes de mejor calidad TRMM PR Reflectividad Huracán Irene Perfiles verticales

9 Productos de Lluvia de TRMM PR
Nivel 1 & 2: Datos Orbitales Franja: km (247 km después del cambio de órbita) Resolución: 4-5 km horizontal, 250 m vertical Formato de Datos: HDF comprimido Nombre Cantidad 1B Potencia de Radar 1C Reflectividad de Radar 2A Superficie de Radar Sección Transversal 2A Características de Lluvia del Radar (tipo de lluvia, tormenta, alturas de banda congelada y brillante) 2A Tasa de Precipitación en forma de lluvia de radar, Reflectividad, y Perfil de Atenuación

10 Productos de Lluvia de TRMM PR
Nivel 3: Datos Grillados Resoluciones: - 0.5°x0.5° y 5°x5° latitud-longitud (para una banda de latitud de 40°N a 40°S) - Mensual - 2, 4, 6, 10, 15 km niveles verticales Formato de Datos: HDF comprimido Nombre Cantidad 3A Tasa de precipitación en forma de lluvia total y condicional, Reflectividad de Radar, atenuación integrada a lo largo del camino para tipo de lluvia, Alturas de banda congelada y brillante, y Profundidad de Capa de nieve-hielo 3A Distribución de probabilidad de Tasa de Lluvia en la superficie, a 2 km, y 4 km

11 TRMM Instrumento de Imágenes en Microondas (TMI)
TMI Tasas de Lluvia - Huracán Irene Sensor en microondas pasivo que mide tasas de lluvia precisas Frecuencia (GHz) y polarización: (dual), (dual), (individual), 37.0 (dual), y (dual) Ancho de franja 878 km x campo de visión 5.1 km (a 85.5GHz) mm/hora

12 Productos de Lluvia de TRMM TMI
Nivel 1 & 2 : Datos Orbitales Franja: km (870 km después de impulsar la órbita) Resolución: 5 a 45 km horizontal (dependiente del canal), 14 niveles verticales hasta 18 km Formato de Datos: HDF comprimido Nombre Cantidad 1B Radiancias y Brillo en Microonda, Temperaturas con Información de geolocación 2A Perfiles Hidrometeorológicos (partículas de nube, lluvia, hielo/nieve), Perfiles de calentamiento latente

13 Productos de Lluvia de TRMM TMI
Nivel 3: Datos Grillados Resoluciones: - 0.5°x0.5° latitud-longitud, 14 niveles (para una banda de latitud de 40°N a 40°S) - Mensual Formato de Datos: HDF comprimido Nombre Cantidad 3A Perfiles de Temperatura, Perfiles de Vapor de Agua, Lluvia, Tasa de Precipitación, Nubes agua liquida Liquida/hielo, Calentamiento Atmosférico

14 Productos de Lluvia de PR y TMI Combinados
Nivel 2 : Resoluciones: Franja (5 Km x 247 Km) (para una banda de latitud de 40°N a 40°S) Formato de Datos: HDF Comprimido Nombre Cantidad 2B Tasa de Precipitación en Superficie, Perfil de Calentamiento Latente Nivel 3 : Resoluciones: 5°x 5° (para una banda de latitud de 40°N a 40°S), Mensual Formato de Datos: HDF Comprimido Nombre Cantidad 3B Tasa de Precipitación en Superficie, Perfil de

15 Escaner en el Visible e Infrarrojo (VIRS)
Mide la radiación emitida de la Tierra en 5 regiones espectrales, del visible al infrarrojo (0.63 a 12 µm) Ancho de franja 833 km x FOV 2.4 km Delinea la caída de lluvia y ayuda a calibrar las medidas de TRMM con las de “Polar Orbiting Environmental Satellites” (POES) y “Geostationary Operational Environmental Satellites” (GOES) Huracán Hanna ( ) PR & TMI sobre VIRS

16 TRMM Validación en Tierra
(GV por sus siglas en inglés) (De Wolff et al., 2005 : J Atmospheric and Oceanic Technology) Mapa global que muestra las ubicaciones de los cuatro sitios para TRMM GV: DARW (Darwin, Australia); HSTN (Houston, TX); KWAJ (Kwajalein, Republic of the Marshall Islands); y MELB (Melbourne, FL). Bias de estimaciones de los satélites TRMM relativo a GV para Ene 2001–Abr 2002 para (a) KWAJ y (b) MELB. Estos bias son calculados comparando la tasa de precipitación en forma de lluvia promedio sobre 0.5° × 0.5° píxeles en el dominio GV. Solamente los píxeles considerados como “océano” por los algoritmos del satélite TRMM son mostrados.

17 TRMM Validación en Tierra
(De Wolff y Fisher, 2008 : J Atmospheric and Oceanic Technology) Comparaciones de las intensidades de precipitación en forma de lluvia promedio de TMI, PR, y COM y las intensidades de precipitación en forma de lluvia del radar GV en MELB. Perfiles de tasa de lluvia para (izquierda arriba) todos los datos juntos; (derecha arriba) solo océano, (izquierda abajo) solo tierra, y (derecha abajo) solo la costa. [basados en los datos de )

18 Derivación de Tasa de Precipitación y Cantidad de Lluvia
TRMM Producto 3B42 (Las sesiones de capacitación actuales utilizarán estos datos) El TRMM 3B42 intercalibra y combina tasas de lluvia de PR y TMI con tasas de lluvia de estimados de precipitación SSMI, AMSR y AMSU-B, y estimados de tasa de precipitación en forma de lluvia de medidas en el infrarrojo de satélites en órbita baja y geoestacionaria. El producto de lluvia final es calibrado con análisis de medidas de lluvia en una escala de tiempo mensual. SSMI: Special Sensor Microwave Imager AMSR: Advanced Microwave Scanning Radiometer AMSU: Advanced Microwave Sounding Unit

19 (De Huffman et al. 2006, J. of Hydrometeorology)
El Análisis Multi-satelital de Precipitación de TRMM – Estimaciones Combinadas en Microonda (De Huffman et al. 2006, J. of Hydrometeorology) Estimación combinada en microonda para el período de 3 horas centrado a las 0000 UTC, 25 Mayo 2004 en mm h1. Las áreas en negro indican regiones con ausencia de estimaciones de confianza, mientras que los ceros en las áreas restantes representan la cobertura de varios sensores. El orden de prioridad y el color cero correspondiente son TMI (blanco), SSM/I (gris claro), AMSR-E (gris), and AMSU-B (gris oscuro). (En TMPA los TMI, SSM/I, y AMSR-E están promediados donde hay superposición).

20 TRMM Producto Multi-satelital Combinado
Nivel 3: Datos Grillados Resoluciones: °x0.25° latitud-longitud (para una banda de latitud de 50°N a 50°S) - cada 3 horas, diario, mensual Formato de Datos:HDF comprimido Nombre Cantidad 3B Tasas de precipitación (lluvia) cada 3 horas y diaria 3B43 Tasas de precipitación (lluvia) promediadas mensuales Climatología y anomalías mensuales

21 Obtención de Productos TRMM
Todos los productos de TRMM (nivel -1 , -2, y -3) pueden ser descargados de por una búsqueda de palabra clave, por tiempo y lugar/región

22 TRMM y Productos Combinados Multi-satelitales 3B42 y 3B43
TRMM y Productos Combinados Multi-satelitales 3B42 y 3B43. La visualización On-line y Análisis puede llevarse a cabo en:

23 TRMM Datos para el Clima

24 TRMM Datos para Clima Regional Colombia: Precipitación en forma de Lluvia Mensual
Basados en TRMM y el Centro de Precipitación Global - Climatología basada en medida de lluvia sobre Colombia La caída de lluvia sobre Colombia muestra dos temporadas de lluvia diferenciadas: Abril - Junio y Septiembre - Noviembre La lluvia acumulada mensual es máxima en Mayo ~ 250 mm TRMM This a month-by-month average of many years of rainfall data (Years : for TRMM and for GPCC) GPCC Medida de Lluvia

25 TRMM Datos para Estado del Tiempo
Sistemas de Lluvia sobre Brazil Enero 2011 La lluvia torrencial induce el corrimiento de tierra e inundaciones alrededor de Rio de Janeiro en Enero 2011

26 Herramienta de Información TRMM Inundación y Corrimiento de Tierra en Tiempo Cuasi-real
( potential_flood_hydro.html))

27 Gracias! Amita Mehta: NASA-UMBC-JCET

28 TRMM Radar para Precipitación (PR) Desafíos Tecnológicos
El radar en el espacio requiere de potencia suficiente para detectar el débil eco de retorno de las gotas de lluvia según visto desde la altura de la órbita de TRMM. Mapas de alta resolución tridimensionales de la lluvia durante el tiempo que el satélite pasa por tormentas locales. El radar necesita producir un haz radiante angosto para que el área de estudio sea lo suficientemente pequeña para destacar las características de interés en la tierra - esto es, buena resolución de tierra. Hacer que el haz barra un camino sobre la superficie en tierra lo suficientemente ancho para brindar buena cobertura a medida que el satélite se mueve a lo largo de su órbita

29 TRMM Instrumentos para Percepción de Lluvia
La disponibilidad de múltiples productos de precipitación de los varios sensores de lluvia de TRMM se debe al hecho que cada uno tiene varias ventajas y desventajas. La “mejor” estimación de precipitación depende de la aplicación. El TRMM PR provee la resolución espacial más alta (~4 km), la mejor resolución vertical (80 niveles) pero tiene un ancho de franja que es 1/3 más corta que la de TMI.

30 Productos de Lluvia de TRMM