Missões de observação de precipitação

1. Missões de observação de precipitação Detecção Remota Ema Aldeano 49267 Secção 8 2011/2012

2. Índice • Introdução • 8,1 A missão de medição de precipitação tropical (TRMM) • 8,2 Instrumentos e padrões de scan TRMM • 8,3 TRMM detecta uma linha de instabilidade • 8,4 Exemplo de detecção de um ciclone tropical com o TRMM • 8,5 Observação de precipitação global • 8,6 Canais de radar de frequência dupla GPM • 8.6a Percepção Remota passiva por Microondas nas regiões polares • 8,7 Características do GMI do satélite GPM • 8.7a Mais sobre os canais SSMIS • 8,8 Aplicações do GPM: chuva e neve • 8,9 Aplicações do GPM: exemplos de precipitação • Conclusão

3. Introdução • A missão de medição de precipitação tropical (Tropical Rainfall Measuring Mission, TRMM) foi lançado em 1997 e foi concebido como missão de investigação satélite da chuva tropical para estudos climáticos e é o precursor da missão de Medição Precipitação Global (Global Precipitation Medição, GPM) que serão abordados mais adiante nesta secção.

4. 8,1 A missão de medição de precipitação tropical (TRMM) • TRMM -> observação meteorológica em tempo real, especialmente para os ciclones tropicais. • As duas missões mais importantes são: • Radar precipitação (PR) • Geador de imagens por microondas TRMM (TRMM Microwave Imager, ou TMI). Fig.1:

5. 8,2 Instruments e padrões de scan TRMM • O radar de precipitação -> radar meteorológico espacial que emite um sinal de microondas. O sinal de retorno fornece informações precisas sobre a taxa e a estrutura de precipitação numa resolução de 5 km numa tira de 220 ​​quilómetros de largura (magenta). • O TMI microondas ->observações radiométricas feitas com um padrão cónico, antes ou depois do satélite ao longo de um raio de 850 km (azul).

6. Fig.2: • Radar de precipitação -> dados de precipitação muito exactos; • TMI -> cobertura maior.

7. 8,3 TRMM detecta uma linha de instabilidade • Estado de Oklahoma - A linha vermelha cruza a linha de instabilidade e marca a posição da secção transversal mostrado abaixo. Fig.3:

8. 8,3 TRMM detecta uma linha de instabilidade • O radar de precipitação gera uma visualização tridimensional de alta resolução dos sistemas de precipitação a partir da perspectiva do satélite. • A secção transversal identifica com precisão o pico de precipitação mais intensa, que aparece à direita, em preto, na banda. Fig.4:

9. 8,4 Exemplo de detecção de um ciclone tropical com o TRMM • Este exemplo mostra o furacão Ivan a caminho do sul da Florida. • Nas duas imagens que se seguem vai-se comparar a precipitação detectada com TMI, primeiramente, e em segundo com o radar de precipitação.

10. Taxas de chuva do TMI na janela do GOES no infravermelho. Chuva superior a 25 mm/h, em pequenas áreas vermelhas, perto da península da Florida. Fig.5:

11. Radar de precipitação TRMM - revela detalhes mais finos devido à sua capacidade de detectar precipitação com maior resolução, as taxas de precipitação máxima detectáveis ​​são mais elevadas e estas encontram-se brancas. Fig.6:

12. 8,5 Observação de precipitação global • TRMM foi projectado para medir a precipitação nos trópicos, e assim segue uma órbita entre, aproximadamente, 38ºS e 38ºN. • No final dos anos 1990 e início de 2000 múltiplos sistemas de satélite foram lançados com o objectivo de observar e compreender a precipitação global e estabelecer as bases para a medição de precipitação (Medição Precipitação Global, GPM) actual.

13. NPOESS -> imagens de microondas. • GPM -> calibração e referência para outros sistemas que se integram na constelação. • radar de Precipitação de dupla Frequência (DPR), • gerador de imagens de microondas de GPM (GMI). Fig.7:

14. 8,6 Canais de radar de Dupla frequência GPM • Instrumentos de detecção do GPM: • Radar de 14 GHz -> medir as taxas de precipitação relativamente fortes nos trópicos, • Radar de 35 GHz -> medir chuvas noutros lugares, especialmente em latitudes elevadas, onde os indices de chuva e neve são fracos. • Assim o instrumento é eficaz em medir precipitação em qualquer lugar do mundo.

15. O radar de precipitação de dupla-frequência (DPR) medirá também a distribuição do tamanho das gotas recorrendo a medições de reflectividade diferencial. Fig. 8:

16. 8.6a Percepção Remota passiva por Microondas nas regiões polares • É difícil medir precipitação com sistemas de microondas passivos nas regiões de altas latitudes, onde não é fácil distinguir, com precisão, as taxas de precipitação fraca com nuvens estratiforme sobre a água. • Em regiões onde o solo é frio, especialmente onde ele está coberto com gelo e neve, a detecção de várias características atmosféricas, com instrumentos de microondas actualmente em órbita é um problema.

17. Felizmente, os canais de frequências mais altas previstos para alguns dos satélites NPOESS e todos os GPM melhorara a capacidade de medição da precipitação em regiões de altas latitudes. Fig.9

18. 8,7 Características do GMI do satelite GPM • No gerador de bordo do satelite GPM também existe o captador de imagens de microondas (GPM Microwave Imager, GMI) com uma cobertura cónica, que utiliza canais de alta frequência que não estão disponíveis no TMI do satelite TRMM. • Esses canais já existem no SSMIS modernizado, um instrumento de cobertura cónica. Fig.10:

19. 8,7 Características do GMI do satelite GPM • Estes são exemplos de imagens do furacão Katrina do SSMIS que nos permitem ter uma ideia das capacidades do GMI. • Nestas imagens é mostrada em azul a precipitação. • No entanto, esses canais são também muito importantes para medir a humidade. • A imagem 150 GHz revela poucos traços de humidade atmosférica. • As três imagens de 183 GHz mostram a existência de um gradiente de humidade atmosférica considerável sobre o centro dos Estados Unidos.

20. Fig.11:

21. 8.7a Mais sobre os canais do SSMIS • Os canais 183GHz são centrados numa banda de absorção do vapor de água. Durante o desenvolvimento do sensor descobriu-se que a extensão da largura de banda para um lado ou para outro da frequência 183GHz produzem-se canais sensíveis a diferentes níveis de humidade atmosférica.

22. O canal ± 1 GHz é o mais sensível à humidade, e permite observar a humidade e temperaturas de brilho numa camada perto de 350 hPa. Fig.12:

23. O canal de ± 3 GHz é um pouco menos sensível à humidade e pode-se observar uma camada mais profunda da atmosfera, a 550 hPa, uma camada de humidade nos níveis intermediários. Fig.13:

24. O canal de ± 7 GHz é menos sensível à humidade e detecta uma camada de humidade nos níveisinferiores, geralmente perto de 750 hPa. Fig.14:

25. 8,8 Aplicações do GPM - chuva e neve • Os algoritmos de taxa de chuva tradicionais não foram eficazes na distinção da neve com a chuva, logo a sua utilização em situações de inverno tem sido limitada. No entanto, é possível que o uso de canais de microondas de maior frequência incorporados em alguns instrumentos, represente a chave para uma melhor previsão de neve.

26. A junção da melhor resolução do instrumento GMI do satélite GPM com os futuros instrumentos de microondas do NPOESS será o detalhe necessário para distinguir neve de chuva e criar a possibilidade de medir os dois tipos de precipitação a partir do espaço. Este é um recurso importante que nem o radar Doppler nos oferece. Fig.15:

27. 8,9 Aplicações do GPM: exemplos de precipitação • Para ver as condições antes do evento nós podemos representar a tempestade de neve em fase de desenvolvimento utilizando medidas de alta frequência da Unidade Avançada Sounding através de microondas (AdvancedMicrowaveSoundingUnit, AMSU-B) a bordo dos satélites NOAA. • Embora a precipitação seja relativamente leve quando o sistema começa a mover-se de oeste para este, é de notar a grande área azul que, eventualmente, se desenvolve nos estados da região do Atlântico Médio.

28. A resolução espacial dos sensores AMSU-B é pouco exacta, de modo que às vezes a representação de precipitação parece um pouco suave e até se perde parte dela em comparação com a imagem NEXRAD, à direita. A melhor resolução do GMI do satélite GPM e dos futuros instrumentos de microondas do NPOESS fornecer-nos com maior precisão o que precisamos para distinguir melhor a chuva de neve e a perspectiva de medir estes tipos de precipitação a partir do espaço. Fig.16:

29. Conclusão • A missão de satélite TRMM é o pioneiro para a missão da Global PrecipitationMeasurement (Global Medidas de Precipitação, GPM). • TRMM é portador de um sistema de radar de precipitação (PR) de microondas activos e por umgerador de microondas Imager (TMI) passivo para estimar as taxas de precipitação. • O radar de precipitação TRMM produz visões exactas, tridimensionais e de alta resolução daprecipitação para ajudar a calibrar as observações de sistemas passivos de microondas TMI.

30. Conclusão • A missão do GPM será composto por uma constelação de sensores de microondas para monitorar a precipitação global. • NPOESS terá um papel importante dentro da missão GPM. • Satélites GPM usa sensores de microondas passivos e activos para gerar estimativasprecipitação ideal. • Canais de alta frequência dos futuros sensores de microondas NPOESS ajuda a melhorar os dados de precipitação extraídos.