Imágenes satelitales Meteorología para aviadores navales Curso 2006 Prof.: Dr. Gustavo V. Necco Escuela de Aviación Naval ESANA Imágenes satelitales

Imágenes satelitales Bases para la interpretación de imágenes meteorológicas

Satélites meteorológicos

Geosincrónicos Heliosincrónicos

Satélites geoestacionarios : campos de visión Órbita geosincrónica de altura 36.000 km

Percepción remota o teledetección Es la ciencia y el arte de obtener información sobre objetos materiales por mediciones hechas a distancia, sin tomar contacto físico con ellos

Fuentes de energía electromagnética Naturales (ejemplo : el sol) Artificiales (ejemplo : RADAR) Sensores activos o pasivos

El espectro electromagnético es un arreglo continuo de radiaciones ordenadas en función de la longitud de onda y de la frecuencia

Tipos de radiación y longitudes de onda Espectro de radiación solar Espectro de radiación terrestre Canales para imágenes satelitales

Interpretación de las imágenes de los satélites meteorológicos VISIBLE (VIS) Las imágenes en el espectro visible representan la cantidad de luz que es reflejada hacia el espacio por las nubes o la superficie de la tierra. El agua y la tierra sin nubes son normalmente oscuras, mientras que las nubes y la nieve se presentan brillantes. Las nubes espesas son más reflectivas y aparecen más brillantes que las tenues. Sin embargo, en estas imágenes del espectro visible es difícil discernir entre nubes altas y bajas. Para esto son útiles las imágenes de satélite en el infrarrojo. Las imágenes en el espectro visible no se pueden obtener en ausencia de luz solar.

Interpretación de las imágenes de los satélites meteorológicos INFRARROJO (IR) Las imágenes del infrarrojo representan la radiación infrarroja emitida por las nubes o la superficie de la tierra. En realidad, son medidas de temperatura. En una imagen infrarroja, los objetos más calientes aparecen más oscuros que los fríos. Las zonas sin nube serán normalmente oscuras, pero también las nubes muy bajas y la niebla pueden aparecer oscuras. Casi todas las otras nubes se presentarán claras. Las nubes altas son más claras que las bajas.

Interpretación de las imágenes de los satélites meteorológicos VAPOR DE AGUA (WV) Las imágenes de vapor de agua representan la cantidad de vapor de agua de la atmósfera. Son útiles para indicar zonas de aire húmedo y seco. Los colores oscuros indican aire seco, mientras que un blanco más brillante indica que el aire es más húmedo.

Imágenes visibles normalizadas Es posible aplicar correcciones a la imagen visible para evitar la variación en la intensidad de iluminación produciendo una imagen "normalizada", en las cuales se supone que el sol tiene, para cada uno de los puntos de la imagen, la misma elevación.

Imágenes infrarrojas realzadas Color Temperatura Marrón -32/-36ºC  Naranja -36/-40ºC  Amarillo -40/-44ºC Verde -44/-48ºC Azul claro  -48/-52ºC Azul oscuro -52/-56ºC Rojo -56/-60ºC  Blanco -60/-64ºC Gris  -64/-68ºC Negro  -68/-80ºC Un ejemplo de un proceso posterior que se puede hacer a las imágenes de satélite en este canal son los realces. Consiste en colorear las diferentes temperaturas de brillo que tienen las superficies emisoras.

(el canal de vapor de agua no puede sensar las nubes bajas)

Aspecto con que algunas nubes se aprecian en las imágenes de satélite

St / nieblas - Comparación entre Canales Como se observa en las imágenes, la mejor señal la da el VIS con zonas más claras donde la capa es más espesa. La presencia de puntos brillantes en la nubosidad situada al oeste nos indica que además de los St hay presencia de Sc.  Son fácilmente observables en VIS con tonos blancos, más o menos brillantes dependiendo del espesor de la capa, con bordes bien definidos coincidiendo en tierra con las características del relieve. En IR dan muy poca señal en general, con tonos grises. Al ser nubosidad muy baja las diferencias térmicas con el suelo son muy poco significativas por lo quedan tonalidades muy parecidas. En WV no se pueden distinguir.  A menudo es prácticamente imposible distinguir entre estratos y nieblas en las imágenes de satélite.

VIS IR Nubes altas y bajas, stratus, niebla 5 de setiembre de 1999 13:45 Z (UTC) Sur del Mar del Norte. En la imagen visible, una banda de nubes (1) aparece a lo largo de Inglaterra. El cielo está claro en el resto del mar, excepto una pequeña medialuna de nubes (2). En la imagen infrarroja, la banda de nubes (3) a lo largo de Inglaterra está levemente más clara que el mar. La temperatura de la cima de estas nubes no es mucho más fría que la temperatura del mar. Eso significa que son nubes bajas, probablemente stratus o niebla. Por otra parte, la pequeña medialuna de nubes (4) aparece definitivamente más blanca que el mar: son así nubes más altas.

Sc - Comparación entre Canales Los estratocúmulos aparecen como una capa extensa de elementos nubosos de aspecto globular y de formas irregulares. El canal en el que mejor se aprecian es en VIS, con el tono comprendido entre el blanco del centro del glóbulo y el gris claro de los bordes En IR se distinguen mucho peor que en VIS. Al ser nubosidad de poco desarrollo sus topes son cálidos dando una señal muy débil con tono gris oscuro. El color es muy uniforme dando idea de la temperatura igual de las cimas limitadas por la inversión. En WV no se aprecian

Una de las formas más frecuentes en la que se presentan los Sc es formando parte de estructuras nubosas del tipo de células cerradas. Las células cerradas son el resultado de una mezcla convectiva débil bajo una inversión de subsidencia con una cortante (cizalladura vertical) del viento muy débil. La mezcla convectiva se produce por el calentamiento de una masa de aire en su parte inferior en contacto con la superficie (células cerradas asociadas a descargas frías postfrontales) o por enfriamiento radiativo de los topes nubosos (células cerradas asociadas a los anticiclones subtropicales). La diferencia de temperatura entre el aire y la superficie subyacente es pequeña y el efecto de calentamiento es menos intenso que el correspondiente a las células abiertas. 

Ns/As/Ac – Comparación entre Canales En la imagen aparecen los tres canales WV, IR y VIS del día 17 de Agosto de 1996 a las 15:00Z sobre el Atlántico norte. Sur del Mar del Norte. Se observa un frente frío bien definido y un frente cálido extendiéndose hacia Irlanda y Gran Bretaña. Los frentes en general suelen llevar asociado este tipo de nubosidad, aunque hay que señalar que si el frente frío es muy activo suele llevar Cb embebidos y que el frente cálido también contiene Ci junto con la nubosidad estratiforme. La banda frontal está muy bien marcada en los tres canales, incluso en WV donde aparece acompañando a una extensa banda de humedad. 

Cirrus, contrastes tierra - mar VIS IR 24 de junio de 1999 16:28 Z (UTC) Una tira de cirrus cruza el área del noroeste al sureste. Son nubes finas con una reflectividad pequeña en visible. No aparecen claramente (1) en la imagen visible. Aparecen mucho más brillantes (2) en infrarrojo porque, hecho de hielo, son muy fríos. El mar (3) es más brillante que la tierra (4) en la imagen infrarroja porque, a finales de la tarde, es más frío. El mar (5) es más oscuro que la tierra (6) en la imagen visible, porque absorbe más la radiación solar.

Cu - Comparación entre Canales El gráfico muestra las imágenes de WV, IR y VIS del día 17 de Agosto de 1996 a las 15:00Z sobre la Península Ibérica.  . La nubosidad que aparece es de tipo cumuliforme, con distintos grados de desarrollo.  Mientras que los de la mitad norte de la península representarían cumulos congestus y cumulonimbos en la mitad sur aparecen cúmulos con muy poco desarrollo o cúmulos húmilis. Los primeros dan buena señal en IR y VIS, mientras que en WV solamente destacan algunos puntos brillantes (letra A), que indican donde se encuentran los Cb.  Los Cu húmilis dan muy mala señal tanto en VIS como en IR, ya que tienen poco espesor y sus cimas son muy bajas. En VIS se observan mejor debido a la mayor resolución del radiómetro y a veces se puede observar cada célula por separado. Sin embargo, en IR se puede identificar únicamente un área más clara que engloba a todos ellos. En WV no se pueden observar.

VIS IR Nubes altas, mar, montañas, bosques 20 de junio de 1998 13:59 Z (UTC) Sudoeste de Francia por un día del calor de junio. En la imagen infrarroja la tierra caliente (1) aparece muy oscura mientras que el mar (2), más frío, es más brillante. En el fondo de la imagen los Pirineos (3) son también más brillantes que el llano porque la tierra es menos caliente. En la imagen visible, el mar (4) es más oscuro que la tierra (5), porque absorbe más la radiación solar. De la misma manera, el bosque de Landes (6) aparece más oscuro que los regiones circundantes. Las nubes en el mar (7), son blancas en la imagen infrarroja. Eso significa que son frías, y son así nubes altas. En la imagen visible, estas nubes no son fáciles de ver: son nubes finas. Son probablemente cirrus.

VIS IR Nubes ondulatorias, nubes de tormenta 17 de mayo de 1999 18:18 Z (UTC) Sur de Francia. Abajo derecha, el mar Mediterráneo. Una depresión meteorologica arriba de España genera un viento sur o sureste arriba de los Cevennes (1), que da lugar a nubes de onda. Éstas son visibles al mismo tiempo en las imágenes visibles e infrarrojas, como dos bandas levemente divergentes (2). A la izquierda de las imágenes, hay cumulonimbus (3) con discos muy blancos en la imagen infrarroja, porque su cima, muy alta, es muy fría. Estas nubes de gran desarrollo vertical tienen una sombra significativa (4) que se puede ver en la imagen visible de la tarde.

VIS IR Frentes fríos, conveccón, contrastes tierra - mar 5 de junio de 1999 08:15 Z (UTC) Un frente frío (1) acaba de pasar por el noroeste de Francia. Detrás el cielo está casi claro. La sombra de la banda nubosa aparece en la imagen visible. Un frente frío secundario (2) se acerca a Bretaña. El contraste térmico es más significativo: hay muchas nubes convectivas (3) detrás de este frente secundario. El mar (4) no se diferencia de la tierra (5) en la imagen infrarroja: sus temperaturas respectivas deben ser casi iguales. Por otra parte, en la imagen visible, el mar (4) es mucho más oscuro que la tierra (5), porque no refleja la radiación solar como lo hace la tierra.

Descargas Frias Postfrontales Imagen VIS del día 21 de Agosto de 1996 a las 11:00Z localizada en el Hemisferio Sur En ella aparece un frente F y en la parte trasera aparecen un conjunto de células abiertas y cerradas que corresponden al tipo de nubosidad que acompaña a la descarga fría.(Sc, Cu y Cb).

Calles de Nubes 23 de Agosto de 1996 a las 10:00Z La Imagen visible VIS muestra los Sc ( letra A) orientados en calles al norte de las Islas Canarias, en oposición a los que aparecen en la la zona D, que están agrupados de forma desordenada y mezclados con St. Las calles se orientan paralelas al viento en superficie, que en este caso es del nordeste. Con las letras C y F aparece una capa de nieblas pegadas a la costa africana. En la zona B de la imagen VIS y en la zona E de la imagen IR se observan los Sc retenidos al norte de las islas: en la imagen de IR aparece como una zona más brillante.

Cb - Comparación entre Canales La composición de imágenes corresponde al día 12 de Agosto de 1996 sobre el norte de África Se aprecian claramente las características anteriormente comentadas. En VIS se presentan como una nubosidad muy blanca y con tope de brillo uniforme. En este caso el sol estaba situado al oeste y se pueden observar las sombras asociadas.  En IR y en WV presentan una tonalidad blanca brillante.

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