I satelliti meteorologici. 24/02/2010 Prof.ssa Maria Fichera Appunti dalle lezioni. aria fichera

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1 I satelliti meteorologici 1

2 I satelliti meteorologici sono un potentissimo strumento per la meteorologia, climatologia e fisica dell'atmosfera. 2

3 Sono dotati di un radiometro che misura la radiazione solare riflessa dal nostro pianeta e dall'atmosfera. 3

4 Si possono determinare: la sommità delle nubi la temperatura superficiale del mare (maggiore è la temperatura, maggiore è la radiazione infrarossa emessa da queste superfici). In questo modo si possono distinguere : le nubi alte (più fredde) dalle nubi basse (più calde). 4

5 A seconda del tipo di orbita, i satelliti meteorologici si distinguono in : satelliti geostazionari satelliti polari. 5

6 satelliti geostazionari si trovano ad una quota di circa chilometri, ruotano con un periodo di 24 ore e stanno fissi sulla stessa verticale (in genere sopra l'equatore). 6

7 satelliti polari. tracciano un'orbita sopra i poli e stanno ad altezze molto più basse (tra i 100 e 700 chilometri) e acquisiscono immagini con una risoluzione spaziale maggiore, anche se con una minore risoluzione temporale. 7

8 I nuovi satelliti geostazionari Sono concepiti per : contribuire al miglioramento delle previsioni meteo, studiare l evoluzione del clima 8

9 La NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) ha lanciato in orbita geostazionaria i satelliti della serie GOES -1 (Geostationary Operational Environmental Satellite, serie 1) che portano in orbita radiometri di nuova concezione per studiare la microfisica delle nubi. 9

10 Meteosat Second Generation MSG 10

11 Schema del sistema MSG 11

12 Due satelliti in orbita: MSG operativo per i compiti operativi MSG di supporto per subentrare in caso di malfunzionamento. 12

13 Il satellite invia i dati alla Primary Ground Station (PCS) di Darmstadt, in Germania, dove vengono elaborati e inviati di nuovo al satellite, che manda le immagini alle stazioni riceventi. 13

14 Il satellite invia dati anche alle Satellite Application Facilities (SAF) per produrre dati secondari per oceanografia, utilizzo del suolo, ambiente. 14

15 MSG, inoltre, riceve dati da strumenti in superficie, in particolare da stazioni automatiche (DCP), aerei, navi e palloni sonda. Infine, MSG raccoglie dati da altri satelliti meteorologici trasmessi tramite stazioni di supporto (SGS). 15

16 MSG ospita a bordo due radiometri : SEVIRI il sensore Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager (SEVIRI) GERB il sensore Geostationary Earth Radiation Budget experiment. 16

17 Il radiometro SEVIRI ha 12 canali che gli consentono di coprire lo spettro della radiazione elettromagnetica in maniera più ampia e precisa. Ha un canale per monitorare l'ozono e altri canali per studiare più in dettaglio la fisica delle nubi. Con SEVIRI, inoltre, la stessa zona della Terra verrà coperta ogni 15 minuti, invece che ogni mezz'ora come con gli attuali satelliti. 17

18 Il GERB, fa un bilancio dell'energia entrante e uscente nel sistema atmosfera-superficie e consente di capire meglio l'evoluzione del clima. Si potranno per esempio verificare gli effetti sul riscaldamento globale dell'aumento della concentrazione di anidride carbonica, o avere un'idea dell'influenza delle polveri sul clima. Prima queste analisi erano svolte unicamente dai satelliti polari che, però, consentivano una copertura inferiore. 18

19 La NASA e l'agenzia spaziale giapponese hanno lanciato la Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM), un satellite rivoluzionario che ospita a bordo cinque diversi sensori, tra cui uno per individuare i fulmini. 19

20 La missione ha avuto grande successo nella misura delle piogge tropicali e nella quantificazione del rilascio del calore latente da parte dei sistemi precipitanti tropicali, eventi importanti da comprendere per la definizione dei meccanismi climatici. Le energie in gioco nella fascia tropicale sono, infatti, enormi e fanno da motore per buona parte del clima terrestre. 20

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23 La NASA, nell'ambito del programma Earth Observing System (EOS), ha lanciato il satellite TERRA con un sensore che guarda al sistema Terra-atmosfera su un'ampia serie di bande spettrali per avere una «diretta» continua dei sistemi osservati. 23

24 Immagine in falsi colori prodotta dal sensore MODIS a bordo del satellite TERRA della NASA al largo delle coste del Sudafrica e della Namibia. In alto sono mostrate le dimensioni delle goccioline di nube: le particelle più grandi (in rosso) appartengono a nubi di ghiaccio, le più piccole (in blu) si riferiscono a stratocumuli marini che sono nubi d'acqua. In basso, lo spessore ottico della nube. Le immagini dimostrano le potenzialità di classificazione fisica delle nubi con i nuovi sensori. 24

25 Il trasporto di sabbia del Sahara attraverso il Mediterraneo è documentato dall'immagine in falsi colori di Meteosat 7: la sabbia si presenta come una nebbiolina semi -trasparente sullo sfondo scuro del mare. Nel riquadro in basso a sinistra è mostrata la corrispondente immagine del Total Ozone Mass Spectrometer (TOMS) che misura un indice di massa di particelle relativamente alto. In queste occasioni cade sulle nostre teste la pioggerellina rossastra che deposita i sedimenti sabbiosi che troviamo sulle nostre automobili parcheggiate all'aperto. 25

26 Immagine in falsi colori, ripresa dal sensore AVHRR a bordo dei satelliti NOAA, dell'eruzione dell'etna. Si possono osservare il punto caldo della bocca del vulcano (in rosso) con la colata lavica in corso da circa sei giorni. Il pennacchio di ceneri si estende sul Mediterraneo e viene trasportato dai venti dominanti in quota. I punti caldi di cui sono disseminate la Calabria e la Sicilia del nord sono dovuti a incendi boschivi in corso sulle montagne. 26

27 I radiometri sono in grado di discriminare i diversi tipi di radiazioni provenienti dalla terra. Le bande spettrali usate per fornire immagini utili ai fini meteorologici sono 3 : visibile Infrarosso (IR). Vapor d'acqua (WV):Banda d'assorbimento 5,7-7,1 micro metri con risoluzione 5 Km. Evidenziano in modo vistoso i rimescolamenti delle correnti atmosferiche e la concentrazione di vapore, in genere le zone bianche sono a bassa temperatura e ad alta umidità, andando verso il rosso, azzurro e il nero l'umidità diminuisce. 27

28 0,5-1,1 μ,con risoluzione 2,5 Km nel punto equatoriale sotto il satellite. Queste immagini mostrano grosso modo, quelle che un osservatore potrebbe vedere se si trovasse sul satellite. visibile (VIS): 28

29 La luce che riceve il radiometro è la luce solare riflessa dalle superfici al di sotto del satellite stesso, quelle che ne riflettono di più appaiono più luminose (nubi dense, superfici innevate, banchi di ghiaccio, deserti ). visibile (VIS): 29

30 visibile (VIS): Mare e terra ferma assorbono molto, quindi sono indicati da colori scuri. Le immagini VIS sono disponibili solo di giorno. 30

31 finestra atmosferica di lunghezza d'onda compresa nell'intervallo 10,5-12,5 μ, con risoluzione 5 km. Infrarosso (IR). 31

32 Infrarosso (IR). Queste immagini sono in pratica delle mappe termiche della superficie terrestre e della sommità delle nubi disponibili ogni mezz'ora di giorno e di notte. colori chiari indicano zone fredde. colori scuri indicano zone calde. 32

33 Vapor d'acqua (WV) Banda d'assorbimento 5,7-7,1 μ con risoluzione 5 Km. Evidenziano in modo vistoso i rimescolamenti delle correnti atmosferiche e la concentrazione di vapore, 33

34 Vapor d'acqua (WV) in genere le zone bianche sono a bassa temperatura e ad alta umidità, andando verso il rosso, azzurro e il nero l'umidità diminuisce. 34

35 Ripetiamo i concetti Satelliti meteorologici Tipi di immagini da satelliti Immagini delle nuvole Nubi alte, mare, montagna, foresta Fronte freddo Immagini di ciclone tropicale 35

36 www. meteo satonli ne.it 36

37 P r e c i p i t a z i o n i 37

38 www. meteo satonli ne.it 38

39 www. meteo satonli ne.it 39

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41 Umidità relativa 41

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43 I formati meteosat A : intero disco terrestre B : settore europeo LX : immagini derivate dal satellite GOES -E I formati A e B sono seguite da un codice che specifica il canale spettrale di ripresa indicato dal : I : infrarosso V : visibile W: vapore acqueo 43