Ο ρόλος των δορυφορικών εικόνων GOES στην παρακολούθηση υγρασίας χαμηλού επιπέδου
Από RemoteSensing Wiki
Ο ρόλος των δορυφορικών εικόνων GOES στην παρακολούθηση υγρασίας χαμηλού επιπέδου
Πηγή: ResearchGate (https://www.researchgate.net/publication/249612783_The_Role_of_GOES_Satellite_Imagery_in_Tracking_Low-Level_Moisture)
Πρωτότυπος τίτλος: The Role of GOES Satellite Imagery in Tracking Low-Level Moisture
Συγγραφείς: Dan Bikos, John F. Weaver, Jeff Braun
Λέξεις κλειδιά: Εικόνες GOES, Καιρικές συνθήκες
Αντικείμενο Εφαρμογής
Αντικείμενο της εργασίας είναι η εφαρμογή γεωστατικών δορυφορικών δεδομένων για την παρακολούθηση θερμών, υγρών μαζών αέρα και χαμηλού επιπέδου υγρασία κατά τη διάρκεια της ημέρας ή της νύχτας. Αυτές οι αποκαλούμενες επιστρεφόμενες μάζες του αέρα είναι συχνά ένα βασικό συστατικό για την εμφάνιση σοβαρών καιρικών φαινομένων. Οι νεότερες εικόνες της αμερικανικής μετεωρολογικής υπηρεσίας (NOAA) από τον δορυφόρο GOES παρέχουν υψηλή χωρική και χρονική ανάλυση. Μαζί, επιφανειακές παρατηρήσεις, ανιχνεύσεις ανώτερου αέρα και δορυφορικές εικόνες υψηλής ανάλυσης παρέχουν μια ολοκληρωμένη εικόνα της μάζας του υγρού αέρα που επιστρέφει.
Εισαγωγή
Η χαμηλή υγρασία είναι ένα σημαντικό συστατικό στην ανάπτυξη σοβαρών καταιγίδων. Για την αξιόπιστη πρόγνωση του καιρού, ένα σημαντικό πρόβλημα είναι πότε ο ζεστός αέρας του κόλπου με την υγρασία θα έρθει προς βορρά, και σε ποια ποιότητα ή μέγεθος θα φτάσει. Υπάρχει το συμπέρασμα ότι ένα από τα κύρια λάθη στη μοντελοποίηση επιστροφής υγρασίας είναι η έλλειψη επαρκών επιφανειακών παρατηρήσεων. Η διαδικασία αρχίζει γενικά με την ανάλυση επιφανειακών παρατηρήσεων που ακολουθείται από την ανάλυση των παρατηρήσεων του ανώτερου αέρα για την ποσοτικοποίηση του βάθους και του χαρακτήρα της μάζας αέρα που επιστρέφει.. Το συνολικό κατακρημνιστικό νερό (TPW) που προέρχεται από δορυφορικά δεδομένα και από τις παρατηρήσεις στο πάνω μέρος του αέρα αποδείχθηκε ότι είναι χρήσιμη στην ανάλυση των επιστροφών υγρασίας στον κόλπο. Ωστόσο, τα TPW προϊόντα που παράγονται από το Γεωστατικό Επιχειρησιακό περιβαλλοντικοί δορυφόροι (GOES) δεν είναι δυνατοί κάθε φορά που ένα σχετικά στερεό μεσαίου ή ανώτερου επιπέδου σύννεφο παρουσιάζεται. Οι τεχνικές ανάλυσης που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτό το έγγραφο θα επικεντρωθούν στο ρόλο της απεικόνισης GOES στην παρακολούθηση της χαμηλής στάθμης υγρασίας, συγκεκριμένα, καθορίζοντας τα όρια μεταξύ ξηρής και υγρής μάζας αέρα. Οι νεότερες εικόνες GOES παρέχουν πολύ βελτιωμένη χωρική και χρονική ανάλυση.
Παραδείγματα επιστρεφόμενης υγρασίας σε καθαρό ουρανό
Κατά την διάρκεια της ημέρας και της νύχτας, οι υπέρυθρες απεικονίσεις των GOES μπορούν συχνά να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση των χαμηλών επιπέδων ζεστών αέριων μαζών. Αν ο ουρανός είναι καθαρός, πρέπει να υπάρχει αρκετή θερμική αντίθεση ανάμεσα στην αέρια μάζα που εισβάλλει και σε αυτή που αντικαθιστά για να είναι δυνατή η ανίχνευση χρησιμοποιώντας μόνο την υπέρυθρη απεικόνιση.
Παράδειγμα 1: Χρήση εικόνων υπερύθρων κατά τη διάρκεια της ημέρας έναντι νύχτας (καθαρός ουρανός). Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η υπέρυθρη απεικόνιση απεικονίζει μία υγρή μάζα αέρα ως ψυχρή. Η υπέρυθρη απεικόνιση στο σχήμα 1 δείχνει την αλλαγή στην εμφάνιση της μάζας υγρού και ξηρού αέρα ως διαφορά στη θέρμανση (ψύξη) που συμβαίνει αργά το απόγευμα (Σχήμα 1a), κοντά στο ηλιοβασίλεμα (Σχήμα 1b), και μετά το ηλιοβασίλεμα (Σχήμα 1c). Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η μάζα ξηρού αέρα (σημείο Α) θερμαίνεται ταχύτερα από την υγρή μάζα αέρα (σημείο Β). Την ώρα του ηλιοβασιλέματος, το μέγεθος της θερμικής αντίθεσης μειώνεται έτσι ώστε να μην είναι πλέον διακριτή (Σχήμα 1b). Κατά τη διάρκεια των νυχτερινών ωρών, ωστόσο, μια υγρή μάζα αέρα θα εμφανιστεί πιο ζεστή στις εικόνες υπερύθρων.
Παραδείγματα επιστρεφόμενης υγρασίας σε νεφελώδεις ή πολύ συννεφιασμένο ουρανό
Σε νεφελώδεις καταστάσεις, τα υπέρυθρα κανάλια μερικές φορές λειτουργούν καλύτερα συνδυαστικά. Ένας συνδυασμός απεικονίσεων GOES 3,9- και 10,7- μm ενδέχεται να παρέχει καλύτερη επιλογή ως εργαλείο αναγνώρισης και παρακολούθησης των ορίων χαμηλών επιπέδων τη νύχτα. Η τεχνική βασίζεται στο γεγονός ότι σε υγρά σύννεφα η ακτινοβολία στα 3,9 μm είναι χαμηλότερη από αυτή των 10,7 μm. Επομένως, πυκνά σύννεφα χαμηλού επιπέδου υγρασίας θα εμφανιστούν ψυχρότερα σε 3,9 από 10,7 μm. Η εικόνα που αντιπροσωπεύει τη διαφορά μεταξύ των δύο καναλιών αναφέρεται συχνά από τους μετεωρολόγους ως "προϊόν ομίχλης" και είναι εξαιρετικά αποτελεσματικό στον εντοπισμό στρωμάτων χαμηλού επιπέδου και ομίχλης. Δυστυχώς, αυτό το αποτέλεσμα είναι επίσης ευαίσθητο σε αντανακλάσεις ηλιακής ακτινοβολίας, το οποίο περιπλέκει τη χρήση της κατά τη διάρκεια της ημέρας. Ωστόσο, ορατές απεικονίσεις γεμίζουν το χάσμα κατά την διάρκεια αυτή της κρίσιμης περιόδου.
Παράδειγμα 1: Προϊόν ομίχλης το βράδυ (νεφελώδης ουρανός). Εικόνα 1 και εικόνα 2.
Παράδειγμα 2: Ορατές εικόνες κατά τη διάρκεια της ημέρας (πολύ συννεφιασμένος ουρανός). Εικόνα 3 και εικόνα 4.
Συμπεράσματα
Η υγρασία χαμηλού επιπέδου είναι ένα σημαντικό συστατικό της ανάπτυξης των καιρικών συνθηκών. Κατά τους χειμερινούς και τους ανοιξιάτικους μήνες, χαμηλά επίπεδα υγρασίας μπορούν να αποκοπούν όταν κρύα μέτωπα - με συνοδούς τους βόρειους ανέμους, ψυχρότερες θερμοκρασίες και χαμηλή υγρασία – εισβάλλουν από το βορρά. Η κατανόηση του πότε να χρησιμοποιηθούν υπέρυθρες εικόνες, ορατές εικόνες ή το προϊόν ομίχλης και σε ποιο βαθμό οι υπέρυθρες δορυφορικές εικόνες θα αλλάζουν ημερησίως, είναι χρήσιμη για την αναγνώριση των επιστρεφόμενων χαμηλού επιπέδου υγρών μαζών. Ο ρόλος των δορυφορικών απεικονίσεων είναι ο εντοπισμός των θέσεων του χαμηλού επιπέδου υγρών μαζών αέρα (επειδή παρατηρούνται μόνο οι επιφανειακές παρατηρήσεις δίνεται μια χονδροειδή αναπαράσταση της θέσης), στη συνέχεια συνδυάζονται αυτές οι πληροφορίες με την ποσοτική ανάλυση των επιφανειακών παρατηρήσεων και ανιχνεύσεων στο πάνω μέρος του αέρα. Το αποτέλεσμα αυτής της προσέγγισης είναι τόσο μία βελτιωμένη ποσοτική ανάλυση όσο και υποκειμενική ανάλυση της υγρασίας χαμηλού επιπέδου.
