cira & noaa/nesdis/ramm goes/poes: estado, órbitas y productos dra bernadette connell...

CIRA & NOAA/NESDIS/RAMM

GOES/POES: Estado, órbitas y productos

Dra Bernadette Connell

CIRA/NOAA-RAMMT

Versión en español: Dra. Vilma Castro

Marzo 2005


Esquema de la presentación

GOES vs. POESGOES Satélite y sensores

OrbitaHorario de las imágenesCanales y productos (imágenes y sondeos)

POES OrbitaDisponibilidad de imágenes Canales y productos


¿Porqué queremos saber esto?

• Para conocer los recursos disponibles actualmente o qué recursos estarán disponibles en el futuro

• Para ayudar a entender características importantes de los diversos satélites

• Para saber cuándo esperar ver imágenes

• Definir qué está sucediendo cuando no hay imágenes.


GOES vs. POES

Geostationary Operational Environmental Satellite órbita geo-sincrónica a 35,800 km de altura

Polar-orbiting Operational Environmental Satellite órbita sincronizada con el sol a 850 km de altura

850 km

35,800 km


Los sistemas GOES y POES• Mediciones ambientales:

– Adquirir, procesar y diseminar imágenes y sondeos.– Monitorear entorno espacial

• Recolección de datos:– Interrogar y recibir datos de plataformas de

terrestres de recolección de datos• Difusión de los datos:

– Retransmitir continua de reportes via facsímil del tiempo y de otros datos meteorológicos a pequeños usuarios

– Retransmitir mensajes de ayuda de naves aéreas o marinas a estaciones terrestres de búsqueda y rescate

GOES I-M DataBook, NOAA KLM User’s Guide


Características del GOES• Observa eventos y su evolución• Repite la cobertura en minutos (t = 15 o 30 min o menos)• Cobertura de todo el disco terrestre• Visión restringida de latitudes altas debido al ángulo; visión

excelente de los trópicos• Mismo ángulo de visión para puntos fijos• Iluminación solar cambiante para puntos fijos a lo largo del

día• Resolución: visible – 1 km , IR 4 km

sondeos – 10 km• Visión continua ayuda a tener un campo de visión claro para

los sondeos • Sensores pasivos

Satellite Meteorology: Remote Sensing Using the New GOES Imager


Características del POES• Observa eventos a horas fijas poco frecuentes • Repite su cobertura dos veces al día (t =12 hr)• Cobertura global• Visión excelente en todas las latitudes• Angulo de visión variable• Misma iluminación solar siempre• Resolución: visible – 1 km, IR – 1 km

sondeos: microonda – 10-50 km, IR - 20 km• Las microondas permiten mediciones atmosféricas y del

suelo en presencia de nubes• Sensores pasivos y activos

Satellite Meteorology: Remote Sensing Using the New GOES Imager


Resolución de la imagen

El diseño del sensor y la resolución de la imagen está determinada por muchos factores:

• Detalle en la horizontal (imágenes)• Detalle en la vertical (sondeos)• Distancia del satélite al suelo (36,000 km vs. 850 km)• Poder de resolución del lente y longitud de onda de la

radiación.• Tamaño del sensor (costo)


Sensores activos vs. pasivos

• Un sensor pasivo mide la energía emitida por una fuente.

• Un sensor activo, como el radar, mide la señal de retorno de un pulso de energía emitido por el sensor.


Multiespectral vs. Hiperespectral

• Sensores Multiespectrales – forman imágenes en un número reducido de bandas anchas del espectro

• Sensores Hiperespectrales – forman imágenes en un gran número (cientos) de bandas contiguas y estrechas del espectro

The GOES Spacecraft

El satélite GOES

GOES I-M DataBook

Area Scan

(For GOES 8 – 11)

GOES-12 has a wider spectral band for the water vapor channel and the 12.0 um channel has been replaced witha 13.3 um channel.

GOES I-M DataBook

Imager


Los canales del GOESCanal Long de onda Long de onda Número de Resolución (µm) central (µm) detectores

(por barrido) (km)

_________________________________________________________

1 0.52-0.72 0.7 8 1 Visible

2 3.78-4.03 3.9 2 4 Shortwave IR

3 6.47-7.02 6.7 1 8 3 G12 5.77-7.33 6.5 2 4

4 10.2-11.2 10.7 2 45 11.5-12.5 12.0 2 4

6 G12 12.9-13.7 13.3 1 8 Lon

gwav

e IR

GOES – Canales de sondeoCanal

Centro long.de onda (um)

Comentario (región espectral, aplicación)

CanalCentro long.de onda (um)

Comentario (región espectral, aplicación)

1 14.71CO2, Temperatura estratosférica 10 7.43 Vapor de agua. Humedad

troposfera baja a media

2 14.37CO2, Temperatura estratosférica 11 7.02 Vapor de agua. Humedad

troposfera media

3 14.06CO2, Temperatura troposfera alta 12 6.51 Vapor de agua. Humedad

troposfera alta

4 13.96CO2, Temperatura troposfera media 13 4.57

CO2, Temperatura troposfera baja

5 13.37CO2, Temperatura troposfera baja 14 4.52

CO2, Temperatura troposfera media

6 12.66 Vapor de agua, humedad troposfera baja 15 4.45

CO2, Temperatura troposfera alta

7 12.02Vapor de agua, ventana “sucia” (contaminada con humedad)

16 4.13 CO2, Temperatura de la capa límite

8 11.03 Ventana, temperatura de suelo y nubes 17 3.98 Ventana, temperatura de

suelo y nubes

9 9.71 Ozono, ozono estratosférico 18 3.74 Ventana, temperatura de

suelo y nubes

Visible 0.94Ventana en el rango visible, temperatura de suelo y nubes

Resolución = 10 km en el nadir

Ond

a la

rga

Ond

a m

edia

Onda

media

Onda

corta

Satellite Meteorology: Using the GOES Sounder

GOES I-M DataBook

GOES


SECTOR DURACIÓN MINS:SECS CONUS 4:48 N. HEMIS. EXT 14:13 S. HEMIS. 4:48 DISCO 26:05

RUTINA DEL GOES-ESTE, IMAGENESHORARIO DE SECTORES


SECTOR DURACION MINS:SECS CONUS 4:43 N. HEMISPHERE 9:44

S. HEMIS. S. S. 1:45

DISCO 26:05

GOES-ESTE IMAGENES BARRIDO RAPIDOHORARIO DE SECTORES


SECTOR DURACION MINS:SECS CONUS 4:43 N. HEMISPHERE 9:44 SRSO (Maryland) 1:02 DISCO 26:05

GOES-ESTE IMAGENES BARRIDO SUPER RAPIDOHORARIO DE SECTORES


GOES-ESTE SONDEOHORARIO DE LOS

BARRIDOS

SECTOR DURACIÒN MINS:SECS CONUS 30:00 CARIBE ESTE 22:00 GOLFO DE MEXICO 22:00 N. ATLANTIC 22:00


Productos del GOES - imágenes

Precipitaciones extremas Vientos

Niebla, nubes bajas

Engelamiento en vuelo

Detección de ceniza

Detección de incendios


Sondeos del GOESDerivados: Productos en imágenes (DPI)

Lifted IndexCAPE

Inhibición de la convección

Total de agua precipitable

Temperatura de las superficies

Viento derivado del canal del vapor de agua


POES

• Main Operational POES:

NOAA

DMSP• Semi-operational POES:

QuikSCAT

Terra and Aqua (contain MODIS imager)


NOAA KLM System

Sensors of interest• Advanced Very High Resolution Radiometer/3

(AVHRR/3)

• Advanced Microwave Sounding Unit – A (AMSU – A)

• Advanced Microwave Sounding Unit – B (AMSU – B)

• High Resolution Infrared Radiation Sounder (HIRS/3)


Defense Meteorological Satellite Program (DMSP)

Sensors of interest• Special Sensor Microwave / Imager (SSM/I) • Special Sensor Microwave / Temperature

(SSM/T) – Atmospheric Temperature Profiler• SSM/T2 – Atmospheric Water Vapor Profiler

http://dmsp.ngdc.noaa.gov/dmsp.html


Cross-track Scanning (AVHRR, AMSU, MODIS)

Polar Satellite Products for the Operational Forecaster – COMET CD Module


Conical Scanning –SSM/I

Polar Satellite Products for the Operational Forecaster – COMET CD


Orbital Coverage

Introduction to POES data and products – COMET/VISIT teletraining

•Satellite makes one orbit (360°) in about 100 min; i.e., it goes about 3.6°/min, or about 10° in 3 minutes.•With a knowledge of which way the satellite is moving and how fast it is moving, one can estimate viewing time at a particular point.


AMSU coverage (2200 km swath)

http://amsu.cira.colostate.edu/


SSMI coverage (1400 km swath)

Example from NOAA’s Marine Observing Systems Team Web Pagehttp://manati.orbit.nesdis.noaa.gov/doc/ssmiwinds.html

swath


AVHRR/3 (3000 km swath)

ChannelSpectral Range

(um)

Ground Resolution (at

nadir) (km)Application

1 0.58-0.68 1.09Clouds, land-water boundaries, snow, ice, vegetation monitoring

2 0.725-1.0 1.09Clouds, land-water boundaries, snow, ice, vegetation monitoring

3A 1.58-1.64 1.09 Clouds, sea surface temperature

3B 3.55-3.93 1.09 Clouds, sea surface temperature

4 10.3-11.3 1.09 Clouds, sea surface temperature

5 11.5-12.5 1.09 Clouds, sea surface temperature

http://www.ngdc.noaa.gov/seg/globsys/avhrr4.shtml


AVHRR Products

• Sea Surface Temperature (SST)

• Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)

• Atmospheric aerosols

• Volcanic Ash detection

• Fire detection

SST

NDVIAerosols

Fires

Volcanic Ash


AMSU-A AMSU-BChannel

Frequencies (GHz)

and Polarizations

Frequencies (GHz)

and Polarizations

1 23.8 R 89.0R

2 31.4R 157.0R

3 50.3R 183.3 +/- 1R

4 52.8R 183.3 +/- 3R

5 53.6R 183.3 +/- 7R

6 54.4R

7 54.9R

8 55.5R

9 57.2R

10 57.29 +/- .217R

11 57.29 +/- .322 +/- .048R

12 57.29 +/- .322 +/- .022R

13 57.29 +/- .322 +/- .010R

14 57.29 +/- .322 +/- .0045R

15 89.0R

Notation: x±y±z; x is the center frequency. If y appears, the center frequency is not sensed, but two bands, one on either side of the center frequency, are sensed; y is the distance from the center frequency to the center of the two pass bands. If z appears, it is the width of the two pass bands. Polarization: R = rotates with scan angle.

Source: Kidder and Vonder Haar (1995)


SSM/I – Microwave Imager

Polarization: V = vertical, H = horizontal

Source: Kidder and Vonder Haar (1995); POES Microwave Applications CD - COMET

Frequency (GHz) Polarization Spatial Resolution

19.35 V, H 43 x 69 km

22.35 V 40 x 60 km

37.0 V, H 29 x 37 km

85.5 V, H 13 x 15 km


Meteorological Parameters

Summary of Key Interactions and Potential UsesFrequencies

AMSU SSMI

Microwave Processes Potential Uses

23 GHz 22GHz Absorption and emission by water vapor

Oceanic precipitable water

31, 50,

89 GHz

19, 37,

85 GHz

Absorption and emission by cloud water

Oceanic cloud water and rainfall

89 GHz 85 GHz Scattering by cloud ice Land and ocean rainfall

31, 50,

89 GHz

19, 37,

85 GHz

Variations in surface emissivity:–Land vs. water

–Different land types

–Differenc ocean surfaces

Scattering by snow and ice

Land/water boundaries

Soil moisture/wetness

Surface vegetation

Ocean surface wind speed

Snow and ice coverPolar Satellite Products for the Operational Forecaster – COMET CD


AMSU/SSMI Products

• Total Precipitable Water (TPW)• Cloud Liquid Water (CLW)• Rain rate• Snow and Ice cover

TPW

CLW

Rain rate

Snow cover

Ice cover

http://amsu.cira.colostate.edu/


QuikSCAT

Orbit: Sun-synchronous, 803 km, 98.6° inclination orbit

Seawinds Instrument: Microwave Radar (active sensor)

• 13.4 GHz

• Retrieval of near surface wind speed and direction

• Resolution on ground: 25 km

1800 km wide swath

NASA/JPL web pages: http://winds.jpl.nasa.gov/aboutScat/index.cfm


Example from NOAA’s Marine Observing Systems Team Web Pagehttp://manati.orbit.nesdis.noaa.gov/quikscat/


MODISModerate Resolution Imaging

Spectroradiometer 36 spectral bands

2330 km swath width

55° view angle

Resolution on ground at nadir:– 1 km for all channels

– 250 m for bands 1 and 2 (0.645 and 0.865 um)

– 500 m for bands 3 – 7 (0.470, 0.555, 1.240, 1.640, 2.130 um)


MODISReflective Bands

Band Central wavelength (um) Primary Use

1, 2 0.645, 0.865 Land/Cloud/Aerosols Boundaries

3, 4 0.470, 0.555 Land/Cloud/Aerosols Properties

5 – 7 1.240, 1.640, 2.130

8 – 10 0.415, 0.443, 0.490 Ocean Color/

Phytoplankton/

Biogeochemistry11 – 13 0.531, 0.565, 0.653

14 – 16 0.681, 0.750, 0.865

17 – 19 0.905, 0.936, 0.940 Atmospheric Water Vapor

26 1.375 Cirrus Clouds

Emissive Bands

20 – 23 3.750(2), 3.959, 4.050 Surface/Cloud Temperature

24, 25 4.465, 4.515 Atmospheric Temperature

27, 28 6.715, 7.325 Cirrus Clouds, Water Vapor

29 8.550 Cloud Properties

30 9.730 Ozone

31, 32 11.03, 12.02 Surface/Cloud Temperature

33 – 36 13.335, 13.635, 13.935, 14.235 Cloud Top Altitude


MODIS Aqua coverage (2330 km swath)

Space Science and Engineering Center (SSEC)http://www.ssec.wisc.edu/datacenter/aqua/


MODIS Products

Clear sky precipitable water (IR)

Cloud fraction (daytime)

Aerosol optical depth

Cloud optical thickness (water)

Surface albedo

Normalized difference vegetation index

Ecosystem classification

AND MANY MORE http://modis-atmos.gsfc.nasa.gov/index.html


ReferencesCDs produced by the COMET program (see meted.ucar.edu)

Polar Satellite Products for the Operational Forecaster POES Introduction and BackgroundPOES Microwave ApplicationsAn Introduction to POES Data and Products

Satellite Meteorology: Remote Sensing Using the New GOES ImagerSatellite Meteorology: Using the GOES Sounder

Space Systems Loral, 1996 : GOES I-M DataBookCan be found online at: http://rsd.gsfc.nasa.gov/goes/text/goes.databook.html

NOAA KLM User’s Guide http://www2.ncdc.noaa.gov/docs/klm/index.htm

NOAA/NESDIS Office of Satellite Operations: http://www.oso.noaa.gov/goes/index.htm

NOAA/NESDIS Office of Satellite Data Processing and Distribution http://www.osdpd.noaa.gov/

Hastings, D. and W. Emery. 1992. The Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR): a brief reference guide. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing 58(8):1183-1188.

Kidder, S.Q., and T.H. Vonder Haar, 1995: Satellite Meteorology. Academic Press, 466 pp.Stan Kidder’s AMSU webpage at CIRA: http://amsu.cira.colostate.edu/

Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) http://dmsp.ngdc.noaa.gov/dmsp.html

NASA/JPL web pages: http://winds.jpl.nasa.gov/aboutScat/index.cfm

NOAA’s Marine Observing Systems Team Web Page http://manati.orbit.nesdis.noaa.gov/doc/oceanwinds1.html

MODIS Rapid Response System http://rapidfire.sci.gsfc.nasa.gov/

NASA MODIS Home page http://modis.gsfc.nasa.gov/

cira & noaa/nesdis/ramm goes/poes: estado, órbitas y productos dra bernadette connell...

Documents