Associació Catalana
de Meteorologia

TETHYS, revista de meteorologia - Núm. 1    

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Utilización subjetiva de las imágenes de satélites meteorológicos en las
labores Predicción: Identificación de nubes

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

RESUMEN

1.- Uso de los datos de satélite en las labores de Predicción

2.- Principios básicos de interpretación de imágenes

2.1 Canal VIS
2.2 Canal IR
2.3 Canal del WV

3.- Identificación de nubes desde satélites

3.1 Nubes cumuliformes
3.2 Nubes estratiformes
3.3 Nubes cirriformes

4.- Conclusiones

Bibliografía

Keywords: METEOSAT, PREDICCIÓN, NUBES, CANALES, CUERPO NEGRO, RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA.

Resumen del seminario desarrollado en la Sala de Grado de la Facultad de Físicas de Universidad de Barcelona, y organizadas por el ACAM en los días 4 y 5 de Mayo de 1998, sobre " El uso e interpretación de imágenes de satélites en las labores de Predicción "



RESUMEN
Los datos de teledetección (satélite, radar, descargas eléctricas, etc.) constituyen una fuente valiosísima e importantísima de información, tanto en cantidad como en calidad, dentro de las labores de predicción meteorológica. Concentrándonos en los datos de los satélites, este documento trata sobre un aspecto básico de su utilización en entornos operativos: identificación subjetiva de nubes desde satélites meteorológicos. Aunque se han desarrollado métodos objetivos de clasificación nubosa mediante la combinación adecuada de canales (métodos multiespectrales), la identificación subjetiva del tipo de nubes sigue siendo necesaria en las labores de análisis y diagnosis atmosférica. En estos procesos se trata de explicar qué nubes se están observando y el por qué existen. De la respuesta combinada de ambas preguntas, el predictor puede inferir que factores dinámicos, cinemáticos y térmicos que están actuando en la atmósfera, que a su vez pueden generar o disipar nubes y conformar las ya existentes. Se darán unos principios básicos de interpretación de nubes tomando como referencia los tres canales operativos del satélite europeo Meteosat a la fecha de hoy.

1.-Uso de los datos de satélite en las labores de Predicción
La llegada de los datos de satélites meteorológicos a entornos operativos de predicción supuso un cambio de mentalidad en cómo analizar y entender los procesos atmosféricos. En primera instancia, se dispone de un único sensor, con diferentes canales, capaz de suministrar datos con una buena cobertura espacial y temporal. Además, estos sistemas son ajenos a muchos problemas ligados a los sensores terrestres (radar, descargas, estaciones meteorológicas, etc.) como son los relacionados a infraestructura básica, caídas de línea o de tensión, altos costes de mantenimiento y calibración, etc., y, sobre todo, son capaces de cubrir grandes áreas casi desprovistas de información. Como cualquier otro dato de observación, los que provienen de los satélites están en el primer eslabón de cualquier cadena de predicción. Veamos los tres posibles escenarios básicos en de una cadena operativa.

Los modelos numéricos de predicción operativa asimilan estos datos directamente mediante las medidas de radiancia o bien indirectamente asimilando datos o productos derivados de satélite como son los vientos de trazadores atmosféricos, cobertura nubosa, zonas de humedad, etc. Su utilidad e impacto son fundamentales en zonas donde no existe otro tipo de información. Una vez asimilados, y tratados de forma adecuada, los modelos realizan "sus" predicciones objetivas a corto y medio plazo. Está predicción objetiva es siempre "no perfecta" en el sentido que nos presenta una atmósfera prevista" según la ve" el modelo.

Otra forma de utilizar los datos de satélite se basa en la obtención de productos objetivos elaborados para la realización de predicciones inmediatas (de 0 a 3 horas) y a muy corto plazo (no más alla de 6 horas). El tratamiento y reconocimiento de formas, clasificación nubosa, estimación de la intensidad de precipitación, obtención de perfiles verticales de temperatura y humedad (para satélites que posean capacidad de sondear la atmósfera), etc., son, entre otros, algunos productos elaborados a partir de datos de satélite. Mediante técnicas de extrapolación es posible realizar predicciones objetivas extrapolando las formas o sistemas existentes en un momento dado.

Otra vía de utilización de los datos es la que involucra al ser humano (predictor/a). En este sentido, el predictor debe: observar qué esta ocurriendo en la atmósfera (análisis), entender el por qué están ocurriendo, o no, ciertos procesos (diagnosis) y, por último, debe generar un modelo de evolución cuatridimensional de la atmósfera (prognosis), basándose científicamente en la información que proviene de las anteriores herramientas, productos, guías numéricas, etc., así como de otros datos de observación. Además, y en muchas circunstancias, será necesario el aporte subjetivo que aparece por la necesidad de comprender, evaluar, sintetizar y tomar decisiones ligadas a ciertos fenómenos atmosféricos. Esta capacidad, que el ser humano posee, es necesaria hoy en día en las labores de predicción. La calidad y cantidad de este aporte va a depender del conocimiento personal sobre dinámica de la atmósfera (e.g. teoría cuasigeostrófica), modelos conceptuales que conozca, su conocimiento sobre factores locales y de su experiencia personal. Bader et al. (1995) ofrece una amplia gama de modelos conceptuales a nivel sinóptico y mesoescalar útiles en predicción.

Vemos pues que los datos e imágenes obtenidos por satélite forman un pilar importantísimo en las labores de predicción. Las predicciones inmediatas (de un instante dado hasta 3 horas) y a muy corto plazo (hasta 6-12 horas) de tipo local o regional se basan, casi exclusivamente, en los datos de teledetección. La base de este tipo de predicciones radica en el grado de conocimiento sobre lo qué está ocurriendo en un instante dado y en la zona de interés, y siempre de la forma más detallada posible. En este sentido los datos de satélites nos ofrecen una perspectiva de los acontecimientos como ninguna otra fuente de datos. Las predicciones a corto plazo (hasta 36-48 horas) se basan en las salidas numéricas de modelos de alta resolución. Las primeras salidas de predicción del modelo deben de ser evaluadas contra datos observacionales (satélite, e incluso con datos de radar) para analizar su fiabilidad, estudiar las desviaciones respecto la realidad, detectar errores de los modelos, etc., y hacer los ajustes mentales oportunos, si fuera necesario. El peso de los datos de satélite en las predicciones a medio y largo plazo decaen significativamente, aunque para el análisis inicial del modelo se utilizaron datos satelitarios.

2.- Principios básicos de interpretación de imágenes
El radiómetro del satélite detecta la radiación electromagnética emitida por distintas fuentes radiantes: el sol, la tierra y atmósfera. Por otra parte, un cuerpo a una temperatura, T, emite una energía de radiación en diferentes longitudes de onda. La ley básica de la radiación es la denominada la ley de Planck que relaciona la energía radiante de un cuerpo negro (ideal) con su temperatura y la longitud de onda de emisión. A mayor temperatura, mayor es la energía radiante (ley de Stefan-Boltszmann) y menor es la longitud de onda asociada al máximo de emisión energética (ley de Wien).

La principal fuente de emisión energética es el Sol que se comporta como si fuera un cuerpo negro a 6000 ºK. Las máximas concentraciones de energía que nos llegan de él se encuentran entre los 0.2 y 4 m m, con un máximo absoluto en la zona del espectro visible (VIS) entorno a los 0.5 m m. Parte de la radiación que llega al sistema tierra-atmósfera es reflejada de nuevo al espacio, parte es absorbida y otra parte es dispersa. El sistema tierra-atmósfera se comporta como un sistema que radia en un rango de temperaturas entre los 200-300 ºK, con unas intensidades significativas comprendida entre los 3 y 100 m m. El máximo de emisión se alcanza entorno a los 11 m m. En la Figura 1 podemos observar los espectros de radiación para dos cuerpos negro a 6000 ºK (Sol) y a 300 ºK (Tierra) con sus máximos de emisión donde se sitúan algunas bandas de los canales del satélite.

Los gases atmosféricos condicionan enormemente la radiación que es capaz de alcanzar y dejar la atmósfera, de forma que para ciertas longitudes de onda se comportan como verdaderos filtros de radiación. Teniendo en cuenta ambas consideraciones se tiene que las bandas espectrales de los radiómetros de los satélites meteorológicos son seleccionadas para de detectar la radiación emergente hacia el especio allí donde:

- La energía radiante que llegue al satélite desde las superficies emisoras esté relativamente poco afectada por la atmósfera: son las llamadas ventanas atmosféricas. Si además se seleccionan las longitudes de onda donde se dan los máximos de emisión tendremos las imágenes en la banda del visible (VIS, entorno a los 0.5 m m) y en la banda del infrarrojo (IR, entorno a los 11 m m) como se observa en la Figura 1. Estos datos e imáges del VIS e IR son las más conocidos y usados.

- La radiación proveniente del sistema tierra-atmósfera se encuentra en longitudes de onda donde existen absorciones parciales o totales por los gases atmosféricos. En este sentido tenemos información indirecta de dicho gas o componente atmosférico y, normalmente, asociada a un estrato atmosférico más o menos amplio, como se verá posteriormente. La selección de estas bandas se realiza para poder obtener sondeos verticales o disponer de información de una capa o estrato atmosférico. La banda más usada es el del vapor de agua (WV) centrado entre 6-7 m m. Otros satélites utilizan otras bandas de absorción ligadas a otros tantos gases atmosféricos (O3, CO2, etc..)

Un canal centrado en una región donde se solapan la radiación terrestre y solar es el llamado canal 3 y se corresponde con longitudes de onda de los 3.7m m, como se observa en la Figura 1.

Nos focalizaremos en los canales del satélite europeo Meteosat que, a la fecha de 1998, posee tres canales: VIS, IR y WV. Pasaremos a describir brevemente las propiedades y usos generales de dichos canales.

2.1 Canal VIS
Opera en las longitudes de onda del espectro visible (0.4-1.1 m m) siendo sensible a la radiación solar reflejada por las superficies (tierra, mar, nubes, nieve, etc.). El valor de brillo observado por el satélite va a depender:

  • Del albedo de la superficie reflectora (en la Figura 3 se presenta una escala relativa de las superficies reflectoras y su relación en una escala de brillos del blanco al negro para el canal VIS). Se observa que las nubes de gran espesor (Cumulonimbus, Cb) son más reflectoras que las de menor espesor (e.g. Cirros, Ci). Las masas acuosas y bosques poseen un bajo albedo. Por el contrario la nieve fresca, el desierto y, a veces, las zonas acuosas pueden reflejar mucha energía en la llamada reflexión especular.
  • De la intensidad de iluminación solar y de la posición geométrica relativa entre sol-superficie reflectora-satélite. En el canal VIS es posible observar sombras de unas nubes sobre otras y sobre la propia tierra.
  • Del espesor y de la composición de la nube. En igualdad de condiciones anteriores, las nubes de más desarrollo vertical y que se compongan de gotitas de agua reflejarán más que otras de menor espesor y formadas por cristales.
  • De la superficie reflectora subyacente. Cirros pocos espesos son difíciles de observar si sobrevuelan superficies que reflejen mucho, como son las nubes más bajas, nieve, desierto, etc,.

Cuando se analiza una imagen VIS se observa la gran riqueza en textura (gran variabilidad en brillo) debido a los diferentes factores que pueden condicionar su valor. Desgraciadamente el brillo en sí mismo no es un parámetro meteorológico como pueda ser la temperatura o la humedad. De cualquier forma la información del canal VIS es valiosísima, ya que , indirectamente, disponemos de información sobre le espesor de las nubes, detalles de la superficie terrestre y de los procesos de la capa limite planetaria.

2.2 Canal IR
Es un canal "ventana" que mide la temperatura de brillo, Tb, de la superficie radiante (la tierra y las nubes se pueden considerar, en una primera aproximación, como cuerpos negros). Para las longitudes de ondas de los 11 m m la radiación no sufre grandes procesos de absorción. Las nubes con topes muy fríos (o topes muy altos) se representan en blanco como son los Ci espesos y Cb. Las nubes bajas y la superficie de la tierra poseen Tb más cálidas y se presentan en tonos grises y oscuros. Nubes a diferentes niveles se observan en función de sus topes fríos, o lo que es lo mismo, en función de su altura relativa en una escala de blanco al negro. De nuevo la radiación que llegue al satélite desde una superficie radiante de poco espesor va a depender de la que exista por debajo de ella. El canal IR nos ofrece, por tanto, un mapa térmico de las superficies radiantes.

2.3 Canal del WV
Este canal posee ciertas propiedades semejantes al IR pero también diferencias importantes. Mientras que los canales visible e infrarrojo se encuentran en bandas del espectro electromagnético donde la absorción por los gases atmosféricos es pequeña, el canal de WV se encuentra en una banda (entre 5.7 y 7.1 m m) en la que la radiación terrestre resulta parcialmente absorbida por el vapor de agua atmosférico. En los canales de absorción resulta muy simple y efectivo analizar cual es la "contribución" o peso de las capas atmosféricas a la señal que le llega al satélite para un perfil vertical de temperatura y humedad dado, Figura 2 . Físicamente esta función de peso, ( d t / d p), representa la variación de la transmitancia atmosférica, t , con la presión, p. Para mayor detalle sobre estos conceptos ver Brimacombe (1981), desde el punto de vista cualitativo, y Kidder&Vonder Haar (1995) desde el punto de vista cuantitativo.

El ejemplo que presentamos aquí, Figura 2, es la función de contribución para el WV y una atmósfera estándar. Según esta curva, la mayor cantidad de radiación que llega al satélite en el espectro del WV proviene de las capas centradas en torno a los 300 mb. Por el contrario no existe contribución alguna de niveles inferiores de la atmósfera, incluso si la superficie radiante posee una temperatura elevada. En este sentido la radiación emitida por niveles bajos sufre, muy significativamente, los procesos de absorción de las capas que posean vapor de agua y que se encuentran sobre élla. El resultado final es que ninguna señal de capas bajas llega al satélite. En niveles muy altos la temperatura es tan baja y el contenido de vapor de agua es tan pequeño que a partir de los 100 mb las contribuciones de los estratos superiores son despreciables. Obsérvese que en este caso la contribución a la señal que llega al satélite proviene de una capa más o menos profunda en vez de un nivel determinado de presión. Si la atmósfera fuera más húmeda (seca) el máximo de contribución ascendería levemente (descendería).

En las imágenes WV los tonos gris oscuro a negro se corresponden con las zonas donde llega gran cantidad de radiación al satélite y, por lo tanto, poseen temperaturas de brillo más altas. Estas regiones están ligadas a zonas donde existe poco contenido de vapor de agua en niveles medios y altos. Los tonos grises medios se corresponden con temperaturas intermedias (humedad media en la troposfera media y alta). Los tonos blanco a blanco brillante lo hacen con temperaturas más bajas como consecuencia del alto contenido de humedad en niveles troposféricos superiores. Este es el caso de las nubes altas muy espesas y los Cb con grandes desarrollos verticales. Obsérvese que no es necesario la presencia de nubes para que podamos tener una señal en este canal. Dicho de otro modo, en muchas situaciones donde no existen nubes en niveles medias-altos, el canal de WV nos puede suministrar información muy útil sin más que exista humedad en dichos niveles.

Las imágenes WV son, generalmente, representativas del contenido humedad de la media y alta troposfera y son como verdaderas radiografías atmosféricas. A grandes rasgos se puede afirmar que el intervalo de contribución máxima se encuentra, comúnmente, entre 500 y 300 mb, variando la altura del nivel de contribución media desde 8 Km. en los trópicos hasta alrededor de los 4 Km en las latitudes polares. Debido a todos estos factores, debe tenerse en cuenta que lo que se ve en las imágenes WV son las zonas con mayor o menor contenido de vapor de agua, sin referencia a un nivel en particular, aunque para nuestras latitudes los 300 ,ó 250, mb puede ser una buena referencia. La utilidad de este canal se basa en la información sobre las estructuras y circulaciones de la media y alta troposfera, incluso de la baja estratosfera.

En la Figura 3 se representa un gráfico ilustrativo sobre ciertas propiedades comparativas de los tres canales en una escala del blanco al negro. Nubes muy espesas (Cb, Nimbostratos-Nb, Ci muy espesos, etc.) aparecerán muy blancas en los tres canales (en el VIS por ser nubes reflectoras, en IR por poseer topes altos y fríos, y en WV por sus altos contenidos de humedad). En el otro extremo tenemos el mar, ciertas zonas terrestres y nubes bajas de poco espesor. Para estos elementos los canales VIS e IR son fundamentales, siendo nula la información que podemos obtener en el WV. Detalles de los fenómenos ligados a la capa limite planetaria y terrestres sólo son observables en los canales VIS e IR.

3.- Identificación de nubes desde satélites
Pasaremos a presentar algunos ejemplos de nubes observadas desde satélites basadas en la existencia de cierto grado de inestabilidad (cumuliformes) o estabilidad atmosférica (estratiformes). El último grupo que analizaremos son las nubes altas formadas por cristalitos de hielo (cirriformes). Debido a las limitaciones inherentes a este documento sólo se presentarán un ejemplo dentro de cada una de las clases.

3.1 Nubes cumuliformes
En una atmósfera inestable se pueden elevar libremente burbujas de aire dando lugar a nubes en forma de "coliflor", compactas y de forma globular. Pueden ocupar grandes proporciones en la horizontal y, sobre todo, en la vertical llegando a alcanzar sus topes nubosos los niveles de la tropopausa (convección muy profunda). En su conjunto se les denominan nubes cumuliformes. Van asociadas, como se ha dicho, a situaciones atmosféricas con cierto grado de inestabilidad, movimientos ascendentes y descendentes muy intensos. Entre ellas tenemos los cúmulos de buen tiempo, los cúmulos congestus, los cumulonimbus y los altos cúmulos (estos últimos ligados a nubosidad de tipo medio). Dependiendo del espesor, tamaño en la horizontal en relación con la resolución del satélite y la altura a la que se encuentre el tope nuboso o grado de desarrollo, presentarán diferentes características en los diferentes canales. Tomaremos como referencia las que llegan a tener grandes desarrollos en la vertical: los cumulonimbus (Cb).

Este tipo de nubosidad convectiva está asociada con áreas de moderada a fuerte inestabilidad. Son nubes de gran desarrollo vertical, que pueden aparecer aisladas o agrupadas formando estructuras mayores como líneas de turbonada, tormentas multicelulares o sistemas convectivos de mesoescala. En los tres canales dan muy buena señal, con tonos blancos brillantes, lo que indica que son nubes espesas y con topes muy fríos. Cuando los Cb desarrollan yunques cirrosos dan una señal de mayor extensión horizontal en IR y WV que en VIS, aunque un realce adecuado en IR nos puede delimitar la zona de máxima actividad convectiva. Los yunques asociados se extienden en la dirección del viento en niveles altos. La forma y rapidez con que se expandan estas estructuras son de gran ayuda en la determinación de la dirección e intensidad del viento en niveles altos. Si la cizalladura es fuerte, los Cb presentarán a barlovento un borde bien marcado y a sotavento el yunque de cirros formará un zona difusa y amplia de aspecto fribrosa. En ocasiones, en la fase final del ciclo de vida de los Cb, los cirros cumulonimbogenitus pueden seguir mostrando una buena señal en los canales IR y WV, mientras que en VIS la señal es mucho más débil; esto es una indicación de que el Cb se encuentra ya en fase de disipación. Al amanecer y atardecer, cuando la inclinación solar es relativamente baja, pueden dar sombras allí donde existen "torreones" ligados a las zonas con fuertes corrientes ascendentes.

En la Figura 4 se presenta un ejemplo de Cbs. Se aprecian claramente las características anteriormente comentadas. En VIS se observan como una nubosidad muy blanca, compacta y globular. En IR y en WV presentan una tonalidad blanca brillante. En este caso los bordes están relativamente bien marcados, por lo que se puede inferir que la cizalladura del viento existente es débil. El WV e IR nos permiten analizar aquellos que llegan a dar señal en niveles superiores (convección profunda) frente aquellos Cbs que se están desarrollando todavía, como ocurre al sur de Túnez. Llama la atención la mejor resolución espacial del VIS frente al IR y WV.

3.2 Nubes estratiformes
Las nubes estratiformes ofrecen en general una textura suave y continua. Van asociadas, en general, a enfriamientos amplios en medios estables, limitadas en sus cimas por una inversión. El enfriamiento suele ser debido a la expansión adiabática, aunque en algunos casos también puede deberse al contacto con una superficie fría. Estas nubes se forman por enfriamientos radiativos en situaciones anticiclónicas con cielos despejados, por condensación de precipitación que previamente se ha evaporado, ligadas a situaciones frontales o por advección de una masa más o menos húmeda sobre una superficie mas fría (nieblas de advección). En este tipo de nubes podemos incluir los estratos y nieblas, estratocúmulos y la combinación de nimbostratos, altostratos y altocúmulos (ya que, aunque pueden presentarse de forma independiente, a menudo aparecen combinados en los sistemas frontales). Veremos un ejemplo de estratos-nieblas.

Desde la visión del satélite es imposible distinguir entre estratos y nieblas. Forman capas nubosas generalmente extensas con topes bastante uniformes adaptándose a los accidentes topográficos cuando se desarrollan sobre tierra o en la costa. Están compuestos por gotitas muy pequeñas de agua y, si tienen suficiente espesor, pueden generar llovizna. Si las temperaturas son muy frías puede formarse cristalitos o prismas de hielo.

Son fácilmente observables en VIS con tonos blancos, más o menos brillantes, dependiendo del espesor de la capa, con bordes bien definidos coincidiendo en tierra con las características del relieve. A veces dan una señal parecida a la nieve, con forma dendrítica en zonas de montaña, o áreas uniformes en llanuras. Sin embargo, observando una secuencia de imágenes se puede analizar la diferencia en el momento en que las nieblas comiencen a disiparse.

En IR dan muy poca señal, en general, con tonos grises. Al ser nubosidad muy baja las diferencias térmicas con el suelo son muy poco significativas por lo que dan tonalidades muy parecidas. De noche, y con una inversión sobre ellas, pueden llegar a verse más oscuras que la superficie circundante ('niebla negra' o 'estratos negros'), al contrario de lo que ocurre durante el día. En el canal del WV no existe señal alguna de este tipo de nubosidad.

En la Figura 5 vemos un ejemplo de nieblas-estratos al oeste de la península y en las zonas costeras. Como se observa en las imágenes, la mejor señal proviene del VIS con zonas más claras y brillantes donde la capa es más espesa. La presencia de puntos brillantes en la nubosidad situada más al oeste nos indica la presencia de estratocúmulos sobre el mar. El IR apenas dan señal, solamente se ven zonas ligeramente más clara que los alrededores. Cuando el calentamiento diurno sobre tierra aumenta las diferencias se hacen más notorias. En el WV no se observan. La no disponibilidad de datos VIS durante la noche es un gran problema para identificar este tipo de nubes cuando se utiliza exclusivamente datos del satélite Meteosat.

3.3 Nubes cirriformes
Son nubes altas formadas por partículas de hielo y confinadas en alturas superiores a 6000 m. Pueden tener su origen en este nivel o provenir de niveles más bajos (cirros de origen cumulogenitus). Frecuentemente se forman por congelación directa del vapor de agua del aire claro. Su importancia radica en que están asociadas con elementos y sistemas relacionados con la dinámica atmosférica de niveles altos como, por ejemplo, chorros polares y subtropicales, turbulencia en niveles altos, zonas de deformación, etc. Son nubes en general de poco espesor, difíciles de ver en VIS, a veces únicamente identificables por la sombra que proyectan, y fácilmente identificables en IR ó WV, aunque cuando aparecen combinadas con otro tipos de nubes su identificación es más complicada. Se pueden agrupar en cuatro tipos: cirrostratos, cirros fibratus, cirros spissatus, y un caso especial de los spissatus, los cirros cumulonimbogenitus o cirros ligados al yunque. No se incluyen los cirrocúmulos ya que sus elementos globulares son más pequeños que la resolución del satélite si analizamos imágenes del Meteosat. Veremos un ejemplo de cirros spissatus.

Estos suelen formar bandas de 100 a 200 Km de anchura y se extienden con una longitud de centenares de Km. En las imágenes VIS presentan una gama de tonos grises, desde el gris claro al blanco, con su brillo disminuyendo progresivamente desde el centro hacia los bordes. Los elementos individuales pueden ser globulares o elongados y producir sombras detectables. Estas sombras suelen ser de dimensiones uniformes, al contrario de lo que ocurre con las de los cúmulos y Cb, que son irregulares en función de la etapa de desarrollo. En el IR se distinguen bien, con un color blanco en el centro que tiende a volverse gris en los bordes, generalmente bien dibujados, sobre todo si existe contraste térmico con la superficie subyacente. En WV, el alto nivel de humedad asociado a esta nubosidad es fácilmente reconocible, aunque algunos de los detalles más finos no se distinguen.

En la Figura 6 tenemos las imágenes del día 25 de Septiembre de 1996 a las 10:00Z y en ellas se puede observar la apariencia de los Ci spissatus en los tres canales. La banda de Ci atraviesa la Península Ibérica desde el centro hasta las Islas Baleares. Las dimensiones de la banda se pueden observar perfectamente en las imágenes WV e IR con una anchura aproximadamente de 200 Km. La nubosidad va acompañada de un máximo de viento en niveles altos con igual orientación que la banda.

Los elementos que forman la banda son prácticamente perpendiculares a ésta y al máximo de viento en altura. En los tres canales se pueden observar pequeñas líneas con orientación NE-SW. En la imagen VIS se aprecian algunas sombras que proyectan estos elementos sobre la superficie (sur de la Península).

4.- Conclusiones
La interpretación de las imágenes de satélite y, de forma especial, la identificación del tipo de nubes y lo que puede inferirse de lo observado en las imágenes (en sus diferentes canales) y los procesos dinámicos y termodinámicos que tienen lugar en la atmósfera terrestre, se ha convertido, desde el lanzamiento de los primeros satélites meteorológicos, en una tarea fundamental de todos los centros dedicados a la predicción meteorológica.

Conforme se ha ido avanzando en el conocimiento e interpretación de los datos de satélite, su uso se ha ido extendiendo rápidamente, sobre todo en lo que respecta a las tareas de análisis, diagnosis y predicción a muy corto plazo. Esto se ha debido básicamente a que las imágenes de satélite proporcionan una ayuda inestimable en: la identificación del estado de desarrollo de los distintos sistemas atmosféricos, seguimiento de perturbaciones que van de la escala planetaria a la escala convectiva, en el estudio y observación de las interacciones que se produce en el sistema atmosférico, validación de los modelos numéricos de predicción,etc.

En este documento se ha hecho un breve repaso a algunos conceptos relativos a la radiación electromagnética emitida por el sol y por el sistema tierra-atmósfera, fundamentales para comprender la razón de la elección de los distintos canales del satélite Meteosat. Se ha presentado el uso general de los distintos canales del satélite europeo visible (VIS), infrarrojo (IR) y vapor de agua (WV) en relación con la interpretación subjetiva de nubes vista desde satélites así como algunos ejemplos ligados a distintos tipos de nubes.

 e-mail: francisco.martin@inm.es


Peu de Figures

Figura 1. Curvas del espectro de radiación para dos cuerpos negros a 6000 ºK (Sol) y 300 ºK (Tierra) y algunas de las principales bandas espectrales utilizadas por los satélites meteorológicos operativos.

Figura 2. Función de peso, o contribución, del canal del vapor de agua para un perfil vertical en una atmósfera estándar.

Figura 3. Escala de grises y su relación con la presentación convencional de nubes y sistemas de humedad en los canales VIS, IR y WV.

Figura 4. Ejemplo comparativo de tres imágenes de los canales de Meteosat para nubes cumuliformes en el día 12 de Agosto de 1996 sobre el Norte de Africa. Cifrado de nubosidad en el panel inferior derecho, según los datos sinópticos.

Figura 5. Idem que el caso anterior pero para nieblas-estratos sobre la península Ibérica. Cifrado de nubosidad según datos sinópticos en el panel inferior derecho.

Figura 6. Idem que el caso anterior pero para cirros spissatus sobre la península Ibérica. Cifrado de nubosidad según datos sinópticos en el panel inferior derecho.

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

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