Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Powiązanie pomiarów satelitarnych z obserwacjami zachmurzenia VIII Ogólnopolska Konferencja Nauczycieli Warsztaty trenerów Regionalnych Projektów Badawczych.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Powiązanie pomiarów satelitarnych z obserwacjami zachmurzenia VIII Ogólnopolska Konferencja Nauczycieli Warsztaty trenerów Regionalnych Projektów Badawczych."— Zapis prezentacji:

1 Powiązanie pomiarów satelitarnych z obserwacjami zachmurzenia VIII Ogólnopolska Konferencja Nauczycieli Warsztaty trenerów Regionalnych Projektów Badawczych Warszawa, Centrum UNEP/GRID-Warszawa, Krajowy Koordynator Programu GLOBE dr Krzysztof Markowicz Program GLOBE UW:

2 Powiązanie obserwacji zachmurzenia z pomiarami satelitarnymi Obserwacje satelitarne są bogatym źródłem informacji o zachmurzeniu. Umożliwiają pomiar zachmurzenia, rodzajów chmur, wysokości wierzchołków oraz własności mikrofizycznych. Przetwarzanie danych satelitarnych nie jest jednak zadaniem prostym i wymaga walidacji z pomiarami prowadzonymi z powierzchni Ziemi. Pomiary GLOBOWE zachmurzenia idealnie wpisują się w to zadanie.

3 Satelita geostacjonarny Meteosat drugiej generacji (MSG) jest następcą długiej serii europejskich satelitów meteorologicznych METOSAT. Za pomocą detektora SEVIRI wykonuje zdjęcia (tak naprawdę skanowanie) Globu co 15 minut w 12 kanałach spektralnych. Rozmiar pojedynczego piksela nad Polską wynosi od 3 do 5 km w zależności od kanału spektralnego. Satelita MSG

4 Chann el & wav elen gth (mic ron s) Spectr al Ban d upp er- low er wav elen gths (mic ron s) Spatia l Res oluti on (kilo met ers) Princi pal Sen sitiv ity HRV km cloud text ure, wind s VIS km cloud over land, wind s VIS km cloud over wate r, veg etati on NIR km cloud over sno w MIR km low clou d IR km high wate r vap or IR km middle wate r vap or IR km total wate r vap or IR km total ozo ne IR km surfac e & clou d top tem p., wind s IR km surfac e tem p. corr ectio n IR km higher clou ds Kanał (microns) Zakres spektralny (microns) Rozdzielczość spektralna nad równikiem Przeznaczanie kanału do pomiarów meteorologicznych HRV kmChmury, wiatr VIS kmChmury nad lądem, wiatr VIS kmChmury nad wodą, wegetacja NIR kmChmury nad śniegiem MIR kmChmury niskie IR kmPara wodna w górnej troposferze IR km Para wodna w środkowej troposerze IR kmCałkowita zawartość pary wodnej IR kmCałkowity zawartość ozonu IR km Temperatura ziemi i wierzchołków chmur, wiatr IR kmKorekcja temperatury ziemi IR kmChmury wysokie Kanały spektralne MSG

5 Co możemy wyznaczyć na podstawie zdjęcia z satelity MSG? temperaturę (wysokość) górnej granicy chmur temperaturę (wysokość) górnej granicy chmur stopnień zachmurzenia (analiza albeda sąsiednich pikseli) stopnień zachmurzenia (analiza albeda sąsiednich pikseli) temperaturę powierzchni Ziemi. temperaturę powierzchni Ziemi.

6 Zdjęcie w obszarze widzialnym

7

8 Powierzchnia Ziemi Kanał 01 (VIS0.6) Chmury wysoki współ. odbicia grube chmury Cienkie chmury nad lądem Cienkie chmury nad oceanem Niski współ. odbicia Sun Glint śnieg Pustynie naga gleba lasy Oceany i morza

9 Powierzchnia Ziemi Kanał 02 (VIS0.8) Chmury wysoki współ. odbicia grube chmury Cienkie chmury nad lądem Cienkie chmury nad oceanem Niski współ. odbicia Sun Glint śnieg Pustynie Lasy naga gleba Oceany i morza

10 Powierzchnia Ziemi Kanał 04 (IR3.9) Chmury gorąco Niskie chmury Średnie chmury Wysokie chmuryzimno Pożary Gorące powierzchnie tropikalnych oceanów, jezior Zimne powierzchnies (lody arktyczne)

11 Para wodna Kanał 05 (WV6.2) chmury gorąco Wysokie chmuryzimno Niskie wilgotności w troposferze Wysokie wilgotności w troposferze

12 Powierzchnia Ziemi Kanał 10 (IR12.0) Chmury gorąco Niskie chmury Średnie chmury Wysokie chmuryzimno Gorące powierzchnie Ziemi Gorące morza tropikalne, oceany, jeziora) lakes) Chłodne lądy (lód arktyczny

13 Detekcja chmur na podstawie progowej wartości albeda gdzie R współczynnik odbicia dla długości fali, I ( ) – natężenie promieniowania rejestrowane przez detektor satelitarny, F o ( ) stała słoneczna (natężenie promieniowania słonecznego docierająca do górnych granic atmosfery), o kat zenitalny Słońca. Analizując albedo sąsiednich pikseli i porównując je do wartości dla bezchmurnego nieba można oszacować stopień zachmurzenia. Chmury mają na ogół wyższe albedo od powierzchni ziemi (za wyjątkiem śniegu) co pozwala je wykrywać na zdjęciach satelitarnych wykonywanych w obszarze widzialnym. Albedo pojedynczego piksela na zdjęcie zdefiniowane jest zgodnie ze wzorem:

14

15

16 Wyznaczanie temperatury wierzchołków chmur lub powierzchni Ziemi na podstawie wzoru Plancka gdzie I o (T) – natężenie promieniowania podczerwonego rejestrowane przez detektor satelitarny dla długości fali, T - temperatura w [K], h - stała Plancka 6.626· Js, c - prędkość światła 3·10 8 m/s, k - stała Boltzmanna · J/K. Odwracając relację można wyznaczyć temperaturę T. Jest to tak zwana temperatura radiacyjna. W przypadku gdy występują chmury na podstawie temperatury radiacynej można określić wysokości ich wierzchołków. Promieniowanie długofalowe odbierane przez detektor satelitarny zależy od temperatury chmury lub powierzchni Ziemi o ile zachmurzenie nie występuje. Relację tę opisuje wzór Plancka w postaci:

17

18 Realizacja Projektu CCDMSG – Cloud Contamination Detection from Meteosat Second Generation Koordynatorem projektu jest Instytut Geofizyku UW, który odbiera i przetwarza dane z satelity MSG. Dane te są obecnie wizualizowane na stronie w trybie 30 minutowym.http://www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja/MSG.php Szkoły który przystąpią do projektu będą mogły pobierać dane o temperaturze radiacyjnej chmur, wysokości chmur oraz stopniu zachmurzenia po wcześniejszym przesłaniu współrzędnych określających lokalizację szkołę. W ramach projektu przewiduje się porównanie wartości obserwacyjnych w ramach obserwacji GLOBOWYCH (stopnia zachmurzenia oraz piętra występowania chmur) z wartościami wyznaczonym na podstawie pomiarów satelitarnych. Więcej szczegół technicznych pojawi się na stronie:

19 Wersja rozszerzona projektu – Kamera nieba W kamerach nieba wykorzystuje się matryce CCD do obrazowania cyfrowego nieboskłonu. W kamerach nieba wykorzystuje się matryce CCD do obrazowania cyfrowego nieboskłonu. Stosuje się dwie metody obrazowania nieboskłonu przy pomocy obiektywu rybie oko lub zwierciadła. Stosuje się dwie metody obrazowania nieboskłonu przy pomocy obiektywu rybie oko lub zwierciadła. Dodatkowo w celu zasłonięcia tarczy słonecznej stosuje się ruchomy przysłony. Dodatkowo w celu zasłonięcia tarczy słonecznej stosuje się ruchomy przysłony. Przy użyciu odpowiednich algorytmów szacuje się stopień pokrycia nieba chmurami. Przy użyciu odpowiednich algorytmów szacuje się stopień pokrycia nieba chmurami. W najprostszej wersji (bez ruchomej przysłony) przyrząd jest bardzo tani! W najprostszej wersji (bez ruchomej przysłony) przyrząd jest bardzo tani!

20 Kamera nieba w wersji komercyjnej – koszt to ponad 10 tyś Euro co uniemożliwia jej zakup w warunkach szkolnych.

21 Kamera nieba wersja II Oparta na szerokokątnym obiektywie (rybie oko) Oparta na szerokokątnym obiektywie (rybie oko)

22 Przykładowe obrazy z kamery nieba

23 Algorytmy detekcji chmur Większość algorytmów wykorzystuje fakt, iż chmury rozpraszają niezależnie od długości fali podczas gdy obszary bezchmurne znacznie silniej rozpraszają fale krótsze. R, G, B składowe spektralne zdjęcia cyfrowego Detekcja obszarów chmurowych opiera się na progowej wartości odpowiedniego indeksu.

24 Przykłady działania różnych algorytmów

25 Balans Bieli – kalibracja matrycy CCD Jeden w większych problemów stanowi kalibracja kanałów R, G, B matrycy CCD. Jeden w większych problemów stanowi kalibracja kanałów R, G, B matrycy CCD. Dzięki właściwej kalibracji – balansowi bieli barwy na zdjęciu są rzeczywiste. Dzięki właściwej kalibracji – balansowi bieli barwy na zdjęciu są rzeczywiste. Najczęściej wykorzystuje się w nich fakt, iż obserwowana przez nas biała kartka papieru widoczna jest jako białą niezależnie od jej oświetlenia. Najczęściej wykorzystuje się w nich fakt, iż obserwowana przez nas biała kartka papieru widoczna jest jako białą niezależnie od jej oświetlenia. W rzeczywistości białą kartka oświetlona światłem czerwonym ma odcień czerwony. W rzeczywistości białą kartka oświetlona światłem czerwonym ma odcień czerwony. Tak, więc stosowany w aparatach balans bieli jest mało użyteczny w przypadku kamer nieba. Tak, więc stosowany w aparatach balans bieli jest mało użyteczny w przypadku kamer nieba.

26 Automatyczny balans bieli Korekcja balansu bieli


Pobierz ppt "Powiązanie pomiarów satelitarnych z obserwacjami zachmurzenia VIII Ogólnopolska Konferencja Nauczycieli Warsztaty trenerów Regionalnych Projektów Badawczych."

Podobne prezentacje


Reklamy Google