Transcript Missões de Obse. da Precipitação

Detecção Remota
Ema Aldeano 49267
2011/2012
Secção 8
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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
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8,7 Características do GMI do satélite GPM
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◦ 8.6a Percepção Remota passiva por Microondas nas regiões
polares
◦ 8.7a Mais sobre os canais SSMIS
8,8 Aplicações do GPM: chuva e neve
8,9 Aplicações do GPM: exemplos de precipitação
Conclusão
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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.
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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:
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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).
Fig.2:
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Radar de precipitação -> dados de
precipitação muito exactos;
 TMI -> cobertura maior.
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Estado de
Oklahoma - A
linha vermelha
cruza a linha de
instabilidade e
marca a
posição da
secção
transversal
mostrado
abaixo.
Fig.3:
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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:
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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.
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:
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:
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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.
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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:
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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.
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Assim o instrumento é eficaz em medir
precipitação em qualquer lugar do mundo.
O radar de precipitação de dupla-frequência (DPR) medirá também
a distribuição
do tamanho
das gotas
recorrendo a
medições de
reflectividade
diferencial.
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Fig. 8:
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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.
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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
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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:
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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.
Fig.11:
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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.
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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:
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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:
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O canal de ± 7 GHz é menos sensível à humidade e
detecta uma camada de humidade nos níveis
inferiores, geralmente perto de 750 hPa.
Fig.14:
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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.
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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:
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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 (Advanced Microwave
Sounding Unit, 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.
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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:
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A missão de satélite TRMM é o pioneiro para a
missão da Global Precipitation Measurement
(Global Medidas de Precipitação, GPM).
TRMM é portador de um sistema de radar de
precipitação (PR) de microondas activos e por um
gerador de microondas Imager (TMI) passivo para
estimar as taxas de precipitação.
O radar de precipitação TRMM produz visões
exactas, tridimensionais e de alta resolução da
precipitação para ajudar a calibrar as observações
de sistemas passivos de microondas TMI.
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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 estimativas
precipitação ideal.
Canais de alta frequência dos futuros
sensores de microondas NPOESS ajuda a
melhorar os dados de precipitação extraídos.