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LES
SATELLITES ET LEURS IMAGES
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Un
satellite météorologique
a comme mission principale de prendre des données pour
la surveillance du temps et du climat de la Terre qui
seront retranscrites en images.
Avec chaque nouvelle génération, les senseurs à bord
de ces satellites deviennent plus performants et divisent
l’information en plus de canaux de telle sorte qu’on peut
les utiliser
pour différencier les divers phénomènes météorologiques
: nuages, précipitations, vents, brouillard, etc...
Il existe 2
types de satellites,
géostationnaire et polaire
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Les
images satellites ainsi fournies sont nombreuses et variées
et permettent
de tout révéler sur un système cyclonique
!
Les images satellites en
visible (vis), vapeur
d'eau (water vapor) et infraouge
(ir) c'est à dire dans les 3 canaux sont utiles
mais pas suffisantes pour faire l'étude des systèmes
Il est nécessaire d'étudier d'autres images
satellites tel les micro ondes
pour affiner le statut du système mais aussi son
devenir
Auparavant (année 1960) on ne pouvait qu'utiliser
les images radars (ex
: radar Doppler) pour "situer" un système
mais elles ne permettaient que de voir les bandes pluvieuses
des systèmes se trouvant à proximité
des côtes
Les
images micro-onde passive et active permettent de voir
à travers les nuages alors que les images visibles
et infrarouges ne couvrent que les sommets des nuages
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Les satellites géostationnaires
tels que les GOES et Meteosat
fournissent des images
:
- visibles
qui représentent la quantité de
lumière visible rétrodiffusée
par les nuages ou la surface de la Terre
- infrarouges qui
représentent une mesure du rayonnement infrarouge
émis par le sol ou les nuages.
- vapeur d'eau représentent
une mesure du rayonnement infrarouge influencé
par la vapeur d'eau dans l'atmosphère
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Les
satellites en orbite polaire et
géostationnaire
tels que :
- le
TRMM (Tropical Rainfall Measuring
Mision satellite) avec le TRMM PR qui est le capteur
actif et qui donne des infos sur les précipitations
et est utile pour fixer le centre du cyclone & le
TRMM TMI qui est le capteur passif
- le SSM/I
& TMI qui permet de fixer le centre du
cyclone en correspondance avec les images infrarouges.
En 1987 le satellite F-8 contient le 1er
Special Sensor Microwave Image (SSMI) lancé par
le DMSP (Defense Meteorological Satellite Program)
- le PCT (Polarisation
Corrected Temperature)
- l'AMSR-E (dvanced Microwave
Scanning Radimeter), instrument à bord du Earth
Observing System EOS du satellite Aqua
- le Windsat qui mesure
les vents en surface, la température de la mer
ainsi que le vent en altitude
Ces satellites ainsi fournissent des
images en micro-onde (micro-wave) qui donnent
des infos sur la structure du système sous les
nuages
et permettent de révéler des yeux très
petit, des bandes nuageuses intenses entourant un oeil
très large ou la présence de plusieurs yeux
caractéristiques d'intenses cyclones
Nous avons 2 types d'images micro-onde
:
- avec celles dites actives
qui sont obtenues par le fait d'envoi d'impulsion des
satellites jusqu'à la terre
- et celles dites passives qui
sont obtenues du fait du rayonnement de la terre vers
les satellites, ainsi il n'y a pas d'envoi d'onde du satellite
mais réception naturelle des radiations émise
par le système terre-océan
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LES
IMAGES SATELLITES DITE CLASSIQUES
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Les
images des satellites géostationnaires
tels que les GOES et Meteosat fournissent des images
visibles, en infrarouge et en vapeur d'eau
En bas de chaque image satellite une échelle de
température en °C : plus la T° est froide
plus les nuages sont élevés.
Ci dessous il s'agit des
images du typhon Melor prises le même jour afin
de pouvoir les "comparer"
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Image
visible (VIS)
Elles représentent
la quantité de lumière visible
rétrodiffusée par les nuages ou la
surface de la Terre
Les nuages et la neige apparaissent en blanc
et les zones sans nuages en noir
Les nuages épais sont plus brillants que
les nuages fins
Par contre il est difficle de distinguer les nuages
bas
des nuages élevés
Pour cela il faut utiliser les images infrarouges,
et ces images ne sont pas utilisables la nuit
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Image
vapeur d'eau (WV = Water Vapor)
Elles représentent une mesure du rayonnement
infrarouge influencé par la vapeur d'eau
dans l'atmosphère
Cela permet de déterminer les zones sèches
et les zones humides
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Image
infrarouge (IR)
Elles représentent une mesure du rayonnement
infrarouge
émis par le sol ou les nuages
Ce rayonnement dépend de la température
Plus l'objet est chaud plus il est noir
et plus l'objet est froid plus il est blanc
Les nuages élevés apparaissent plus
blancs
que les nuages bas car ils sont plus froids
Dans les zones sans nuages plus le sol est chaud
plus il est noir
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Utilité
Les images en visible
permettent de déceler
le centre de basse couche lorsque celui-ci est exposé
ou difficilement identifiable
Mais à part celà...pas grand chose pour prédire
l'intensification éventuelle d'un système...
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Utilité
Les images en vapeur d'eau permettent de
voir
si les flux convergents de basses couches sont chargés
en humidité et peuvent ainsi alimenter correctement
un système tropical naissant ou déjà mature
A part celà...pas grand chose à tirer non plus
si ce n'est de belles images..
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Utilité
Les images en IR
sont importantes dans le sens
où elle nous permettent de connaitre la température
du sommet des nuages et ainsi de déterminer l'intensité
d'une zone perturbée et de voir si celle-ci est
en phase
d'intensification ou de dégénérescence
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Images
infrarouges IRC & BD
Elles ont un rôle essentielle
dans l'estimation de l'intensité d'un cyclone puisqu'elles
renseignent sur la T° de l'oeil et du mur de l'oeil,
à partir desquelles on peut déterminer l'intensité
d'un cyclone grâce à la méthode
de Dvorak
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Utilité
L'image
infrarouge couleur (IRC)
donne des infos
sur la température des sommets des nuages
et la taille du sytème
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Utilité
L'image
infrarouge BD est
utlisé par la méthode de Dvorak
pour l'estimation de l'intensité des systèmes
tropicaux
et permet d'avoir entre autre un apercu rapide
sur la température des nuages d'altitude
et
sur l'extension des nuages froids
qui est associé à une intense convection
Plus les nuages d'altitudes sont froids
plus ces mêmes nuages d'altitude sont hauts
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LES
IMAGES SATELLITES DITE MICRO ONDES
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Les
images micro-onde passive et active
provenant des satellites en orbite polaire et géostationnaire
permettent
de voir à travers les nuages
et donc d'avoir des données sur la structure cyclonique
du système sous les nuages
Les images
micro-onde dites actives
sont obtenues par le fait d'envoi d'impulsion des satellites
jusqu'à la terre et celles dites passives
par le fait du rayonnement
de la terre vers les satellites, ainsi il n'y a pas d'envoi
d'onde du satellite mais réception naturelle des
radiations émises par le système terre-océan
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Les
images micro-onde passives permettent donc de voir
à travers les nuages non pluvieux et de voir les
bandes nuageuses, les yeux et les murs de l'oeil
quand ils sont obscurcis par les nuages de hautes altitudes
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4 différentes images micro-passives
sont utilisées :
-
images du satellite TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission)
qui sont destinés à l'étude des
pluies en zone tropicale mais aussi par extension au
suivi des sytèmes
et qui sont pour la plupart superposées à
des images soit invisibles, soit infrarouge du satellite
Météosat 5
Nous avons les images TRMM
IR, TRRM Composite,
TRRM 85 Ghz qui permet
d'indiquer les amas nuageux les plus actifs à
proximité du cente
et TRMM Rain qui permet
d'indiquer la quantité d'eau tombée
-
images du satellite DMSP qui
sont
équipés d'un SSMI
(Special sensor microwave imager), un radar travaillant
dans les gammes de fréquence micro-ondes
et qui sont pour la plupart superposées à
des images soit invisibles, soit infrarouge du satellite
Météosat 5
Nous avons ainsi les images SSMI
Overpass, SSMI Composite
et SSMI 85 Ghz qui
permet d'indiquer les amas nuageux les plus actifs
à proximité du centre
- images
AMSU-B (Advanced Microwave
Soudning Unit) qui proviennent des satelites
polaires de la NOAA
et les données utilisées pour construire la
structure des systèmes tropicaux sont celles de 85
à 150 Ghz
- images
AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer)
proviennent du satellite Aqua de l'EOS (Earth Observatory
System) de la Nasa
Les 2 régions spectrales 37
GhZ et 85Ghz sont utilisées pour l'analyse
des systèmes tropicaux
85 Ghz représente le
haut du système et 37
GhZ la base du système ce qui permet avec
37 Ghz de donner plus précisément le centre
du système à 5 km près
alors que pour 89 Ghz à 20km près
Les radiations à 85 GhZ sont rapidement réduites
par les particules de glace alors que les radiations à
37 GhZ ne sont pas affectés par les particules de
glace
Ci dessous
il s'agit des images du typhon Melor prises le même
jour afin de pouvoir les "comparer"
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Image
micro onde passive 37 Ghz
Elle montre la précipitation dans les basses
couches du système
En
bas de chaque image satellite une échelle de
température en Kelvin (T° chaude de
la pluie au bas niveau en rouge, océan plus
froid en bleu)
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Utilité
L'image 37 Ghz H donne
des informations au niveau de l'humidité
et de l'eau dans les basses couches du système
et peut permettre de comprendre la structure d'un
système
à un niveau que la fréquence 85/89 Ghz
ne permet pas
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Utilité
L'image 37 Ghz V donne des
informations au niveau de l'humidité
et de l'eau dans les basses couches du système
et peut permettre de comprendre la structure d'un
système
à un niveau que la fréquence 85/89 Ghzne
permet pas
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Image
micro onde passive 85 Ghz
Elle montre la précipitation (sous forme de
glace) dans le haut du système
En
bas de chaque image satellite une échelle de
température en °Kelvin (T°
froide dans les hauts nuages couleur rouge, océan
chaud couleur bleu)
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Utilité
L'image 85 GHz H est très
sensible à la convection profonde.
La faible brillance des températures (couleur
verte) est
clairement évidente dans les bandes pluvieuses
et le mur de l'oeil.
Elle peut rapidement être utilisée pour
évaluer
les caractéristiques structurales d'un système
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Utilité
L'image 85 GHz V est la
même image qu'à
gauche sauf
qu'elle utilise une table de couleur différente
qui souligne la brillance des températures.
Les dépressions tropicales et les tempêtes
sont plus faciles
à voir en utilisant cette table de couleur
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Utilité
L'image 85 GHz PCT qui est
la Polarization Correction
Temperature (PCT)
est créée en prenant une différence
linéaire
entre les images 85 GHz Horizontal et Verticale
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Utilité
L'image
Rain
montre la structute de la pluie
dans les bandes nuageuses et le mur de l'oeil
(en inches par heure ; 1 inche = 25.4 mm)
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Utilité
L'image
Composite
permet à l'utilisateur de voir les images IR
et micro-onde passive coïncidant dans le même
temps pour
un système donné et
donne des informations sur la formation des
bandes de pluies et des bandes spiralées, le
développement du
mur de l'oeil, la formation de plusieurs murs de l'oeil
concentriques,
de CDO (central dense overcast) et sur le cissaillement
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Les
images micro-onde actives permettent de fournir des
informations complémentaires au images micro-onde
passives
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Image
micro onde active Quikscat
Elle fournit des informations sur la vitesse moyenne
des vents à 10 mètres en knots au-dessus
du niveau de l'océan (explication des
barbes )
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LES
IMAGES SATELLITES DITE RADARS
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Les
données provenant des radars
Doppler situés sur Terre
donne des indications quant à
la quantité de pluie et montre également
le système en approche des
côtes
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UN
EXEMPLE D'IMAGES SATELLITES POUR L'ANALYSE D'UN SYSTÈME
TROPICAL
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Ci
dessous des images satellites du cyclone Dina,
qui a frappé l'île de la Réunion, tirés
des satellites TRMM & DMSP
à un même moment
(images
provenant du site Météo
Réunion)
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Les
images suivantes ont été réalisées par le satellite
TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission)
destiné à l'étude des pluies en zone tropicale
mais aussi par extension au suivi des systèmes dépressionnaires
Les images issues des équipements de ce satellite permettent
d'obtenir des informations que les images classiques (visibles
et infrarouges) ne peuvent pas révélées
Elles sont pour la plupart superposées à des images soit
visible soit infrarouge de Météosat 5 prises à quelques
minutes d'intervalles
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Image
infrarouge colorisée TRMM
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Image
micro-onde composite TRMM Color
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Image
micro-onde TRMM 85 GHz
Elle
permet sur cette gamme de fréquence d'indiquer les
amas nuageux
les plus actifs à proximité du centre
La couleur noire ou rouge foncé montre les amas nuageux
les plus actifs
La couleur bleu indique les amas nuageux les moins
actifs
Les couleurs correspondent en fait à la température
en Kelvin du sommet des nuages
avec une température température en Kelvin = - 273
°C
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Image
micro-onde TRMM Cloud
Elle
permet d'indiquer la "teneur en eau" des nuages
La couleur violette montre les zones où les pluies
sont les plus importantes
La couleur bleu indique les zones où les pluies sont
les moins importantes
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Image
micro-onde TRMM Rain
Elle permet d'indiquer la quantité
d'eau tombée
La couleur violette montre les zones où les pluies
sont les plus importantes
La couleur bleu indique les zones où les pluies sont
les moins importantes
L'unité utilisé est le pouce par heure / 1 pouce/heure
= 25,4 mm/h
Ainsi : - 0,2 pouce/heure = 5 mm/heure - 0,6 pouce/heure
= 15 mm/heure
- 1 pouce/heure = 25 mm/heure - 1,4 pouce/heure =
36 mm/heure
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Image
micro-onde TRMM 37 GHz
Elle
permet sur cette gamme de fréquence d'indiquer les
zones
de précipitations dans les couches inférieures de
l'atmosphère
La couleur marron montre les zones où les précipitations
sont les plus importantes
La couleur bleu indique les zones où les précipitations
sont les moins importantes
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Les
images suivantes ont été réalisées par les satellites
DMSP (satellite météorologique défilant militaire
américain)
qui sont équipés d'un SSMI (Special Sensor Microwave Imager),
un radar travaillant dans les gammes de fréquence micro-ondes
Les images issues des équipements de ces satellites permettent
d'obtenir des informations que les images classiques (visibles
et infrarouges) ne peuvent pas révélées
Elles sont pour la plupart superposées à des images soit
visible soit infrarouge de Météosat 5 prises à quelques
minutes d'intervalles
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Image
infrarouge colorisée SSMI
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Image
micro onde composite SSMI
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Image
micro-onde SSMI 85 GHz
Elle permet sur cette gamme de fréquence d'indiquer
les amas nuageux
les plus actifs à proximité du centre
La couleur noire ou rouge foncé montre les amas
nuageux les plus actifs
La couleur bleu indique les amas nuageux les moins
actifs
Les couleurs correspondent en fait à la température
en Kelvin du sommet des nuages
Température en degré celsius = température en Kelvin
- 273
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