Associació Catalana
de Meteorologia

TETHYS, revista de meteorologia - Núm. 1    

Tethys > núm. 1 > articles > article 5

Utilització subjectiva de les imatges de satèl·lits meteorològics en les tasques de Predicció: Identificació de núvols

Francisco Martín León
Servicio de Técnicas de Análisis y Predicción (S.T.A.P.)
Instituto Nacional de Meteorología (I.N.M.)

RESUM

1.- Ús de les dades de satèl·lit en les tasques de Predicció

2.- Principis bàsics d'interpretació d'imatges

2.1 Canal VIS
2.2 Canal IR
2.3 Canal del WV

3.- Identificació de núvols des de satèl·lits

3.1 Núvols cumuliformes
3.2 Núvols estratiformes
3.3 Núvols cirriformes

4.- Conclusions

Peus de figures

Bibliografia

Keywords: METEOSAT, PREDICCIÓ, NÚVOLS, CANALS, COS NEGRE, RADIACIÓ ELECTROMAGNÈTICA.

Resum del seminari celebrat a la Sala de Graus de la Facultat de Físiques de la Universitat de Barcelona, i organitzat per l'ACAM els dies 4 i 5 de Maig de 1998, sobre " El uso e interpretación de imágenes de satélites en las labores de Predicción "


RESUM
Les dades de teledetecció (satèl·lit, radar,descàrregues elèctriques, etc.) constitueixen una font valuosíssima i de gran importància per a la informació, tant en quantitat com en qualitat, a les tasques de predicció meteorològica. Si ens concentrem en les dades satel·litàries, aquest document tracta d'un aspecte bàsic de la seva utilització en entorns operatius: identificació subjectiva de núvols des de satèl·lits meteorològics. Si bé s'han desenvolupat mètodes objectius de classificació nuvolosa mitjançant la combinació adient de canals (mètodes multiespectrals), la identificació subjectiva del tipus de núvols segueix sent del tot necessària en les tasques d'anàlisi i diagnosi atmosfèrica. En aquests processos es tracta d'explicar quins núvols estem observant i per què hi són. De la resposta combinada d'ambdues qüestions, el predictor podrà inferir quins factors dinàmics, cinemàtics i tèrmics estan actuant en l'atmosfera, que a la vegada pot generar o dissipar núvols i conformar els que ja hi són. Es donaran uns principis bàsics d'interpretació de núvols prenent com a referència els tres canals operatius del satèl·lit europeu Meteosat en data d'avui.  

1.- Ús de les dades de satèl·lit en les tasques de predicció
L'arribada de les dades satel·litàries als entorns operatius de predicció va suposar un canvi de mentalitat en la manera com analitzar i entendre els processos atmosfèrics. En primera instància, es disposa d'un únic sensor, amb diversos canals, capaç de subministrar dades amb bona cobertura espaial i temporal. A més a més, aquests sistemes són aliens a molts problemes lligats als sensors terrestres (radar, descàrregues, estacions meteorològiques automàtiques, etc.) com poden ser els relacionats amb infrastructura bàsica, talls de línia o de tensió, alts costos de manteniment i de calibració, etc., i, sobretot, són capaços de cobrir grans àrees quasi desprovistes d'informació. Com qualsevol altra dada d'observació, les que procedeixen de satèl·lits es troba en el primer graó de qualsevol cadena de predicció. Tot seguit veiem els tres possibles escenaris bàsics d'una cadena operativa.

Els models numèrics de predicció operativa assimilen les dades directament mitjançant les mesures de radiància o bé indirectament assimilant dades o productes derivats de satèl·lit com són els vents de traçadors atmosfèrics, cobertura nuvolosa, zones d'humitat, etc. La seva utilitat i impacte són fonamentals en zones on no existeix cap altra tipus d'informació. Una vegada assimilades i tractades de forma adient, els models realitzen les "seves" prediccions objectives a curt i mitjà termini. Aquesta predicció objectiva és sempre "no perfecte" en el sentit que ens presenta una atmosfera prevista "segons com la veu" el model.

Altra manera d'utilitzar les dades satel·litàries consisteix a obtenir productes objectius elaborats per a la realització de prediccions immediates (de 0 a 3 hores) i a molt curt termini (no més enllà de 6 hores). El tractament i el reconeixement de formes, classificació nuvolosa, estimació de la intensitat de la precipitació, obtenció de perfils verticals de temperatura i d'humitat (només per a satèl·lits que disposin de capacidad de sondejar l'atmosfera), etc., són, entre d'altres, alguns productes elaborats a partir de dades de satèl·lit. Mitjançant tècniques d'extrapolació és possible realitzar prediccions objectives extrapolant les formes o sistemes existents en un moment donat.

Una altra via d'utilització de les dades és la que involucra a l'ésser humà (predictor/a). En aquest sentit, cal que el predictor: observi què està esdevenint a l'atmosfera (anàlisi) i entendre per què estan passant, o no, certs processos (diagnosi ) i, finalment, cal generar un model d'evolució quatridimensional de l'atmosfera (prognosi), basant-se científicament en la informació generada per les eines anteriors,productes, guies numèriques, etc., així com també altres dades d'observació. A més a més, i en moltes circumstàncies, caldrà fer aportacions subjectives a causa de la necessitat de comprendre, avaluar, sintetitzar i prendre decisions lligades a determinats fenòmens atmosfèrics.Aquesta capacitat, pròpia de l'ésser humà, és necessària avui en dia, en les tasques de predicció. La qualitat i quantitat d'aquesta contribució dependrà del coneixement personal sobre dinàmica de l'atmosfera (e.g. teoria quasigeostròfica), models conceptuals coneguts, el seu coneixement sobre factors locals i de la seva experiència personal. Bader et al. (1995) ofereix una ampla gamma de models conceptuals a nivell sinòptic i mesoscalar útils en predicció.

Veiem doncs que les dades i imatges obtingudes per satèl·lit formen un pilar importantíssim en les tasques de predicció. Les prediccions immediates (des d'un instant donat i fins a 3 hores) i a molt curt termini (fins a 6-12 hores) de tipus local o regional es basen, quasi exclusivament, en les dades de teledetecció. La base d'aquest tipus de prediccions radica en el grau de coneixement d'allò que està passant en un instant donat i a la zona d'interès i sempre de la forma més detallada possible. En aquest sentit les dades satel·litàries ens ofereixen una perspectiva dels esdeveniments com cap altra font de dades. Les prediccions a curt termini (fins a 36-48 hores) es basen en les sortides numèriques de models d'alta resolució. Cal però que les primeres sortides de predicció del model siguin avaluades contra dades observacionals (satèl·lit, i fins i tot amb dades de radar) per tal d'analitzar la seva fialitat, estudiar les desviacions respecte la realitat, detectar errors dels models, etc., i ajustar mentalment el que calgui. El pes de les dades de satèl·lit en les prediccions a mitjà i llarg termini decau significativament, si bé per a l'anàlisi inicial del model s'han fet servir les dades satel·litàries.

2.- Principis bàsics d'interpretació d'imatges
El radiòmetre del sat·tèlit detecta la radiació electromagnètica emesa per les diverses fonts radiants: el Sol, el terra i l'atmosfera. Per altra banda, un cos a una temperatura, T, emet una energia de radiació en diferents longituds d'ona. La llei bàsica de la radiació és la denominada llei de Planck que relaciona l'energia radiant d'un cos negre (ideal) amb la seves temperatura i longitud d'ona d'emissió. Com més gran sigui la temperatura, més gran és l'energia radiant (llei d'Stefan-Boltszmann) i més petita és la longitud d'ona associada al màxim d'emissió energètica (llei de Wien).

La principal font d'emissió energètica és el Sol que es comporta com si fos un cos negre a 6000 ºK. Les màximes concentracions d'energia que ens arriben d'ell es troben entre els 0.2 i 4 mm, amb un màxim absolut a la banda de l'espectre visible (VIS) per la vora dels 0.5 mm. Part de la radiació que arriba al sistema terra-atmosfera és reflectida de nou a l'espai, altra part és absorbida i una altra part és dispersada. El sistema terra-atmosfera es comporta com a un sistema que radia en un ventall de temperatures entre els 200-300 ºK, amb unes intensitats significatives compreses entre els 3 i 100 mm. El màxim d'emissió s'assoleix al voltant dels 11 mm. A la Figura 1 podem observar els espectres de radiació per a dos cossos negres a 6000 ºK (Sol) i a 300 ºK (Terra) amb els seus màxims d'emissió on se situen algunes bandes dels canals del satèl·lit.

Els gasos atmosfèrics condicionen enormement la radiació que és capaç d'absorbir i d'emetre l'atmosfera, de forma que per a determinades longituds d'ona es comporten com a veritables filtres de radiació. Tenint present ambdues consideracions passa que les bandes espectrals dels radiòmetres dels satèl·lits meteorològics són seleccionades per detectar la radiació emergent cap a l'espai allà on:

- L'energia radiant que arribi al satèl·lit des de les superfícies emissores estigui relativament poc afectada per l'atmosfera: són les anomenades finestres atmosfèriques. Si a més a més se seleccionen les longituds d'ona on es donen els màxims d'emissió tindrem les imatges en la banda del visible (VIS, per la vora dels 0.5 mm) i a la banda de l'infraroig (IR, per la vora dels 11 mm) com es pot observar a la Figura 1. Aquests dades i imatges del VIS e IR són les més conegudes i usades.

- La radiació procedent del sistema terra-atmosfera es troba amb longituds d'ona on existeixen absorcions parcials o totals pels gasos atmosfèrics. En aquest sentit tenim informació indirecta de l'esmentat gas o component atmosfric i, normalment, associada a un estrat atmosfèric més o menys ampli, com es veurà posteriorment. La selecció d'ambdues bandes es realitza per tal d'obtenir sondatges verticals o disposar d'informació d'una capa o estrat atmosfèric. La banda més usada és la del vapor d'aigua (WV) centrada entre 6-7 mm. Altres satèl·lits utilitzen d'altres bandes d'absorció lligades a d'altres gasos atmosfèrics (O3, CO2, etc..)

Un canal centrat en una regió on se solapen la radiació terrestre i solar és l'anomenat canal 3 i es correspon amb longituds d'ona de 3.7m m, com es pot observar a la Figura 1.

Focalitzarem la nostra atenció amb els canals del satèl·lit europeu Meteosat que, en data de 1998, disposa de tres canals: VIS, IR i WV. Passarem a descriure breument les propietats i usos generals dels esmentats canals.

2.1 Canal VIS
Opera en les longituds d'ona de l'espectre visible (0.4-1.1 mm) essent sensible a la radiació solar reflectida per les superfícies (terra, mar, núvols, neu, etc.). El valor de la brillantor observadada pel satèl·lit dependrà de:

  • De l'albedo de la superfície reflectora (a la Figura 3 es presenta una escala relativa de les superfícies reflectores i la seva relació en una escala de brillantors que va del blanc al negre per al canal VIS). S'observa que els núvols de gran espessor (Cumulonimbus, Cb) són més reflectors que les de menor espessor (e.g. Cirros, Ci). Les masses aquoses i els boscos tenen albedo baix. Pel contrari la neu fresca, el desert i, de vegades, les zones aquoses poden reflectir molta energia en l'anomenada reflexió especular.
  • De la intensitat de la il·luminació solar i de la posició geomètrica relativa entre sol-superfície reflectora-satèl·lit. En el canal VIS és possible observar ombres d'uns núvols sobre altres i damunt del terra.
  • De l'espessor i la composició del núvol. A igualtat de condicions anteriors, els núvols de més desenvolupament vertical i compostos de gotetes d'aigua reflectiran més que no pas altres de menor espessor i formats per cristallets de glaç.
  • De la superfície reflectora subjacent. Cirrus poc espessos són dificils d'observar si sobrevolen superfícies que reflecteixen molt, com ho són els núvols més baixos, la neu, el desert, etc.

Quan s'analitza una imatge VIS s'observa la gran riquesa en textura (gran variabilitat de brillantor) a causa dels diferents factors que poden condicionar el seu valor. Desgraciadament la brillantor en sí mateix no es un paràmetre meteorològic com ho pot ser la temperatura o la humitat. En qualsevol cas la informació del canal VIS és valuosíssima, ja que , indirectament, disposem d'informació sobre l'espessor dels núvols, detalls de la superfície terrestre i dels processos de la capa límit planetària.

2.2 Canal IR
És un canal "finestra" que mesura la temperatura de brillantor, Tb, de la superfície radiant (la terra i els núvols es poden considerar, en una primera aproximació, com a cosos negres). Per a longituds d'ones dels 11 mm la radiació no pateix grans processos d'absorció. Els núvols amb cims molt alts (o temperatures de brillantor molt baixes) es representen en blanc com els Ci espessos i els Cb. Els núvols baixos i la superfície de la terra tenen Tb més altes i es presenten amb tonalitats grisenques i fosques. Núvols a diferents nivells s'observen en funció de la diferent Tb dels seus cims, o el que és el mateix, en funció de la seva altura relativa en una escala que va del blanc al negre. Novament, la radiació que arribi al satèl·lit des d'una superfície radiant de poc espessor dependrà de la que hi hagi per dessota d'ella.

El canal IR ens ofereix, per tant, un mapa tèrmic de les superfícies radiants.

2.3 Canal del WV
Aquest canal disposa de certes propietats semblants a l'IR però també diferències importants. Mentre que els canals visible e infraroig es troben en bandes de l'espectre electromagnètic on l'absorció pels gasos atmosfèrics és petita, el canal de WV es troba en una banda (entre 5.7 i 7.1 mm) en la qual la radiació terrestre resulta parcialment absorbida pel vapor d'aigua atmosfèric. En els canals d'absorció resulta molt simple i efectiu analitzar quina és la "contribució" o pes de les capes atmosfèriques al senyal que li arriba al satèl·lit per a un perfil vertical de temperatura i humitat concret, Figura 2 . Físicament aquesta funció de pes, ( d t / d p), representa la variació de la transmitància atmosfèrica, t , amb la pressió, p. Per a més detalls sobre aquests conceptes veure Brimacombe (1981), des del punt de vista qualitatiu, i Kidder&Vonder Haar (1995) des del punt de vista quantitatiu.

L'exemple que presentem aquí, Figura 2, és la funció de contribució per al WV i una atmosfera estàndar. Segons aquesta corba, la major quantitat de radiació que arriba al satèl·lit en l'espectre del WV procedeix de les capes centrades al voltant dels 300 hPa. Pel contrari no hi ha cap mena de contribució de nivells inferiors de l'atmosfera, ni si la superfície radiant té una temperatura elevada. En aquest sentit la radiació emesa pels nivells baixos pateix, molt significativament, els processos d'absorció de les capes que contenen vapor de agua i que es troben damunt d'ella. El resultat final és que cap senyal de capes baixes arriba al satèl·lit. A nivells molt alts la temperatura és tan baixa i el contingut de vapor d'aigua és tan petit que a partir dels 100 hPa les contribucions dels estrats superiors són menyspreables. Observi's que en aquest cas la contribució al senyal que arriba al satèl·lit procedeix d'una capa més o menys profunda per comptes d'un nivell determinat de pressió. Si l'atmosfera fos més humida (seca) el màxim de contribució pujaria (davallaria) lleugerament.

En les imatges WV les tonalitats que van del gris fosc al negre es corresponen amb zones on arriba gran quantitat de radiació al satèl·lit i, per tant, tenen temperatures de brillantor més altes. Aquestes regions estan lligades a zones on hi ha poc contingut de vapor d'aigua en nivells mitgencs i alts. Les tonalitats grisenques es corresponen amb temperatures intermedies (humitat mitjana a la troposfera mitjana i alta). Les tonalitats que van del blanc al blanc brillant es corresponen amb temperatures més baixes com a conseqüència de l'alt contingut d'humitat a nivells troposfèrics superiors. Aquest és el cas dels núvols alts molt espessos i dels Cb amb grans desenvolupaments verticals. Observi's que no és necessària la presència de núvols per a que poguem tenir senyal en aquest canal. Dit d'una altra manera, en moltes situacions on no existeixen núvols a nivells mitgencs-alts, el canal de WV ens pot subministrar informació molt útil només amb la presència d'humitat als esmentats nivells.

Les imatges WV són, generalment, representatives del contingut d'humitat de la mitjana i alta troposfera i són com veritables radiografies atmosfèriques. A grans trets es pot afirmar que l'interval de contribució màxim es troba, comunament, entre 500 i 300 hPa, variant l'altura del nivell de contribució mitjana des dels 8 Km. als tròpics fins al voltant dels 4 Km a latituds polars. Degut a tots aquests factors, cal tenir present que el que es veu a les imatges WV són les zones amb major o menor contingut de vapor d'aigua, sense referència a cap nivell en particular, si bé per a les nostres latituds els 300 o 250 hPa poden ser una bona referència. La utilitat d'aquest canal es basa en la informació sobre les estructures i circulacions de la mitja i alta troposfera, i fins i tot de la baixa estratosfera.

A la Figura 3 es representa un gràfic il·lustratiu sobre certes propietats comparatives dels tres canals en una escala que va del blanc al negre. Núvols molt espessos (Cb, Nimbostrats-Nb, Ci molt espessos, etc.) apareixeran molt blancs a tots tres canals (al VIS perquè són núvols reflectors, a IR perquè tenen cims alts i freds, i al WV pels seus alts continguts d'humitat). A l'altre extrem trobem el mar, certes zones terrestres i núvols baixos de poc espessor. Per a aquests elements els canals VIS i IR són fonamentals, essent nul·la la informació que podem obtenir en el WV. Detalls dels fenòmens lligats a la capa límit planetària i terrestres només són observables en els canals VIS i IR.

3.- Identificació de núvols des de satèl·lits
Passarem a presentar alguns exemples de núvols observats des de satèl·lits en base a l'existència d'un cert grau d'inestabilitat (cumuliformes) o estabilitat vertical (estratiformes). El darrer grup que analitzarem són els núvols alts formats per cristallets de glaç (cirriformes). Degut a les limitacions inherents a aquest document només es presentarà un exemple dins cadascuna de les classes.

3.1 Núvols cumuliformes
Amb estratificació inestable es poden elevar lliurement bombolles d'aire donant lloc a núvols en forma de "coliflor", compactes i de forma globular. Poden ocupar grans proporcions horizontalment i, sobretot, en la vertical, on els cims poden arribar als nivells de la tropopausa (convecció profunda). En conjunt es denominen núvols cumuliformes. Van associats, com s'ha dit, a situacions atmosfèriques que presenten una estratificació amb un cert grau d'inestabilidat, moviments ascendents i descendents molt intensos. Entre elles tenim els cúmuls de bon temps, els cúmuls congestus, els cumulonimbus i els altocúmuls (aquests darrers lligats a nuvulositat de tipus mitjà). Depenent de l'espessor, grandària segons l'horizontal en relació amb la resolució del satèl·lit i l'altura a la que es troba el cim nuvolós o grau de desenvolupament, presentaran diferents característiques en els diversos canals. Prendrem com a referència els que arriben a tenir grans desenvolupaments verticals: els cumulonimbus (Cb).

Aquest tipus de nuvolositat convectiva va associada amb àrees de moderada a forta inestabilidat vertical. Són núvols de gran desenvolupament vertical, que poden aparèixer aïllats o agrupats formant estructures majors com línies de torbonada, tempestes multicel·lulars o sistemes convectius de mesoscala. En els tres canals donen molt bon senyal, amb tonalitats blanques brillants, la qual cosa indica que són núvols espessos i amb cims molt freds. Quan els Cb desenvolupen encluses de cirrus donen senyal de major extensió horitzontal a l'IR i al WV que al VIS, si bé un realçament adient a l'IR ens pot delimitar la zona de màxima actividat convectiva. Les encluses associades s'estenen en la direcció del vent en nivells alts. La forma i la rapidesa amb que s'expandeixen aquestes estructures són de gran ajut en la determinació de la direcció i la intensitat del vent en nivells alts. Si el cisallament vertical del vent és fort, els Cb presentaran a sobrevent una vora ben marcada i a sotavent l'enclusa de cirrus formarà una zona difusa i ampla d'aspecte fibrós. De vegades, a la fase final del cicle de vida dels Cb, els cirrus cumulonimbogenitus poden seguir mostrant un bon senyal als canals IR i WV, mentre que al VIS el senyal és molt més feble; això és una indicació que el Cb es troba ja a la fase de dissipació. A la sortida i a la posta del sol, quan l'inclinació solar és relativament baixa, ja poden donar ombres allà on existeixen "torreons" lligats a les zones amb forts corrents ascendents.

A la Figura 4 es presenta un exemple de Cb. S'hi aprecien clarament les característiques abans esmentades. Al VIS s'observa com una nuvolositat molt blanca, compacta i globular. A l'IR i al WV presenten una tonalitat blanca brillant. En aquest cas les vores estan relativament ben marcades, per la qual cosa podem inferir que el ciçallament del vent és feble. El canal WV i IR ens permeten d'analitzar aquells que arriben a donar senyal en nivells superiors (convecció profunda) davant d'aquells Cb que encara s'estan desenvolupant, com passa al sud de Tunísia. Crida l'atenció la millor resolució espaial del VIS davant de l'IR i el WV.

3.2 Núvols estratiformes
Els núvols estratiformes ofereixen en general una textura suau i continua. Van associats, en general, a refredaments amplis en mitjans estables, limitats en els seus cims per una inversió. El refredament sol ser degut a l'expansió adiabàtica, si bé en alguns casos també pot causat pel contacte amb una superfície freda. Aquest núvols es formen per refredaments radiatius en situacions anticiclòniques amb cel serè o poc ennuvolat, per condensació de precipitació que previament s'ha evaporat, lligats a situacions frontals o per advecció d'una massa més o menys humida damunt d'una superfície més freda (boires d'advecció). En aquest tipus de núvols podem incloure els estrats i les boires, estratocúmuls i la combinació de nimbostrats, altostrats i altocúmuls (ja que, si bé poden presentar-se de forma independent, sovint apareixen combinats amb sistemes frontals). Veurem un exemple d'estrats-boires.

Des de la visió de satèl·lit és impossible distingir entre estrats i boires. Formen capes nuvoloses generalment extenses amb cims prou uniformes adaptant-se als accidentes topogràfics quan es desenvolupen sobre terra o a la costa. Estan formats per gotetes molt petites d'aigua, i si tenen prou espessor, poden generar plugims o roines. Si les temperatures són prou baixes poden formar cristallets o primes de glaç.

Són fácilment observables al VIS amb tonalitats blanques, més o menys brillants, depenent de l'espessor de la capa, amb vores ben definides coincidint en terra amb les característiques del relleu. De vegades, donen un senyal semblant a la neu, amb forma dendrítica a les zones de muntanya o àrees uniformes a les grans planes. No obstant, observant una seqüència d'imatges es pot analitzar la diferència en el moment en que les boires comencen a dissipar-se.

A l'IR donen molt poc senyal, en general, amb tonalitats grisenques. En ser nuvolositat molt baixa les diferències tèrmiques amb el terra són poc significatives per la qual cosa donen tonalitats semblants. De nit, i amb una inversió per damunt, poden arribar a veure's més fosques que la superfície circumdant ('boira negra' o 'estrats negres'), al contrari del que passa de dia. En el canal del WV no existeix cap senyal d'aquest tipus de nuvolositat.

A la Figura 5 veiem un exemple de boires-estrats a l'oest de la península i a les zones costaneres. Com s'observa a les imatges, el millor senyal procedeix del VIS amb zones més clares i brillants on la capa és més espessa. La presència de punts brillants en la nuvolositat situada més a l'oest ens indica la presència d'estratocúmuls damunt la mar. L'IR gairebé no dóna senyal, només es veuen zones lleugerament més clares que el seu rodal. Quan l'escalfament diün damunt del terra augmenta les diferències les diferències es fan més notòries. Al WV no s'observen. La no disponibilitat de dades VIS durant la nit és un gran problema per a identificar aquest tipus de núvols quan s'utilitzen exclusivament dades del satèl·lit Meteosat.

3.3 Núvols cirriformes
Són núvols alts formats per partícules de glaç i confinades a altures superiors a 6000 m. Poden tenir el seu origen en aquest nivell o provenir de nivells més baixos (cirros d'origen cumulogenitus). Sovint es formen per congelació directa del vapor d'aigua de l'aire clar. La seva importància radica en el fet d'anar associats amb elements i sistemes relacionats amb la dinàmica atmosfèrica de nivells alts com, per exemple, corrents en raig polars i subtropicals, turbulència de nivells alts, zones de deformació, etc. Són núvols en general de poc espessor, difícils de veure al VIS, de vegades només són identificables per l'ombra que projecten, i fàcilment identificables a l'IR o al WV, si bé quan apareixen combinats amb altres tipus de núvols la seva identificació és més complicada. Es poden agrupar en quatre tipus: cirrustrats, cirrus fibratus, cirrus spissatus, i un cas especial dels spissatus, els cirrus cumulonimbogenitus o cirrus lligats a les encluses. No incloem els cirrocúmuls ja que els seus elements globulars són més petits que la resolució del satèl·lit si analitzem imatges del Meteosat. Veurem un exemple de cirrus spissatus.

Aquests solen formar bandes de 100 a 200 Km d'amplada i s'estenen amb una longitud de centenars de Km. A les imatges VIS presenten una gamma de tonalitats grisenques, des del gris clar al blanc, amb una brillantor disminuint progresivament des del centre cap a les vores. Els elements individuals poden ser globulars o allargassats i produir ombres detectables. Aquestes ombres solen ser de dimensions uniformes, al contrari del que o passa amb les dels cúmuls i dels Cb, que són irregulars en funció de l'etapa de desenvolupament. A l'IR es distingeixen bé, de color blanc al centre que tendeix a tornar-se gris per les vores, generalment ben dibuixades, sobretot si existeix un bon contrast tèrmic amb la superfície subjacent. Al WV, l'alt nivell d'humitat associat en aquesta nuvolositat és fàcilment identificable, si bé alguns dels detalls més fins no és distingeixen.

A la Figura 6 tenim les imatges del dia 25 de Setembre de 1996 a les 10:00Z i en elles es pot observar l'aparença dels Ci spissatus a tots tres canals. La banda de Ci travessa la Península Ibèrica des del centre fins a les Illes Balears. Les dimensions de la banda es poden observar perfectament a les imatges WV i IR amb una amplada d'aproximadament uns 200 Km. La nuvolositat va acompanyada d'un màxim de vent de nivells alts camb la mateixa orientació que la banda.

Els elements que formen la banda són pràcticament perpendiculars a la mateixa i al màxim de vent en altura. A tots tres canals es poden observar petites línies amb orientació NE-SW. A la imatgeVIS s'aprecien algunes ombres que projecten aquests elements damunt la superfície (sud de la Península).

4.- Conclusions
La interpretació de les imatges de satèl·lit i, de forma especial, la identificació del tipus de núvols i el que pot inferir-se del que hem observat a les imatges (en els seus diversos canals) i els processos dinàmics i termodinàmics que tenen lloc a l'atmosfera terrestre, s'ha convertit, des del llançament dels primers satèl·lits meteorològics, en una tasca fonamental de tots els centres dedicats a la predicció meteorològica.

Conforme s'ha anat avançant en el coneixement i en la interpretació de les dades de satèl·lit, el seu ús s'ha anat estenent ràpidament, sobretot en allò que respecta a les tasques d'anàlisi, diagnosi i predicció a molt curt termini. Això és degut bàsicament a que les imatges de satèl·lit proporcionen un ajut inestimable en: la identificació de l'estat de desenvolupament dels diversos sistemes atmosfèrics, seguiment de pertorbacions que van des de l'escala planetària a l'escala convectiva, en l'estudi i la observació de les interaccions que es produeixen en el sistema atmosfèric, validació dels models numèrics de predicció,etc.

En aquest document s'ha fet un breu repas a alguns conceptes relatius a la radiació electromagnètica emesa pel Sol y pel sistema terra-atmosfera, fonamentals per tal de comprendre la raó de l'elecció dels diversos canals del satèl·lit Meteosat. S'ha presentat l'ús general dels diferents canals del satèl·lit europeu, visible (VIS), infraroig (IR) i vapor d'aigua (WV) en relació amb la interpretació subjectiva de núvols vistos des del satèl·lit així com alguns exemples lligats a variada tipologia de núvols.

 e-mail: francisco.martin@inm.es


Peu de Figures

Figura 1. Corbes de l'espectre de radiació per a dos cosos negres a 6000 ºK (Sol) y 300 ºK (terra) i algunes de les principals bandes espectrals utilitzades pels satèl·lits meteorològics operatius.

Figura 2. Funció de pes, o contribució, del canal del vapor d'aigua per a un perfil vertical en una atmosfera estàndar.

Figura 3. Escala de grisos i la seva relació amb la presentació convencional de núvols i de sistemes d'humitat en els canals VIS, IR i WV.

Figura 4. Exemple comparatiu de tres imatges dels canals de Meteosat per a núvols cumuliformes el dia 12 d'Agost de 1996 sobre el Nort d'Àfrica. Xifrat de la nuvolositat en el panell inferior dret, segons les dades sinòptiques.

Figura 5. Idem que el cas anterior però per a boires-estrats damunt de la península Ibèrica. Xifrat de la nuvolositat segons dades sinòptiques en el panell inferior dret.

Figura 6. Idem que el cas anterior però per a cirrus spissatus damunt de la península Ibèrica. Xifrat de la nuvolositat segons les dades sinòptiques en el panell inferior dret.

Bibliografía

- Bader, M.J., Forbes, J.R., Grant, J.R., Lilley, R.B.E. and Waters, A.J. (1995): Images in Weather Forecasting: A practical guide for interpreting satellite and radar imagery. Cambridge University Press, 499 pp.

- Brimacombe, C.A. (1981): Atlas of Meteosat Imagery. European Space Agency, 499 pp. Edición en español disponible en el I.N.M.

- Kidder, S. Q. and Vonder Haar, T.H. (1995): Satellite Meteorology. An introduction. Academic Press, 466 pp.

- Módulos TEMPO de enseñanza asistida por ordenador sobre interpretación de imágenes de satelite. Módulos IPT4, IPT5, IPT6a, IPT6b e IPT7. S.T.AP.-I.N.M

Tethys > núm. 1 > articles > article 5