卫星沙尘监测

2019-05-24  本文已影响0人  榴莲气象

Dust RGB产品由卫星成像仪制成,具有足够的通道,可以区分灰尘和潮湿或无尘的空气以及其他类型的土壤。这些成像仪位于以下卫星上:

MSG和Metop(EUMETSAT)
Aqua,Terra和Suomi NPP(NASA / NOAA)
未来NOAA GOES-R(NOAA)
FY2D(中国)
由于通道通常因卫星而异,因此不同组织的产品中的灰尘可能会有不同的外观。因此,在解释来自不同来源的产品时,请确保使用正确的指南。


与单通道图像不同,EUMETSAT的灰尘RGB可以监测白天和夜晚沙尘暴的演变,并可以描绘陆地和海洋上的尘埃。但鉴于这些任务的挑战性,该产品在白天在海洋上表现最佳。我们将在本节后面看到原因。

EUMETSAT的灰尘RGB由光谱红外区域的三个通道组成:IR12.0μm,IR10.8μm和IR8.7μm。选择这些通道是因为它们对灰尘,沙漠背景以及高低云的敏感性。通道被分配给红色,绿色和蓝色枪,使得所产生的颜色突出了空气中产生的灰尘,并将其与其他大气和表面特征区分开来。

如您所见,蓝色枪中只有一个通道,而红色和绿色枪各有一个通道差异。通道差分包括从一个图像中减去一个图像的像素亮度温度值,以显示在单个通道图像上无法轻易观察到的特征,例如灰尘。

在这里,您可以看到单个通道图像与差异图像之间的差异。在10.8图像中,与较暖的表面相比,灰尘看起来像较冷的云(浅灰色),但对比度较差,特别是对于低水平的灰尘。这个问题在晚上变得更糟。

当IR 12.0和10.8通道不同时,灰尘和背景之间的对比度要好得多。北方的尘埃和水/冰云生动地分开。

完成的灰尘RGB更容易理解,灰尘区域显示为亮粉色/洋红色。

有关EUMETSAT的灰尘RGB的更多信息,请参阅http://www.meted.ucar.edu/npoess/multispectral_topics/rgb/上的COMET模块RGB产品说明。它描述了如何使用粉尘产品生产RGBS作为例子。它还演示了其他RGB产品,并且链接到可以获得它们的站点。


以下是解释EUMETSAT尘埃RGB中的功能的指南。查看它们,然后回答以下问题。
白天灰尘:洋红色,但在较高水平略带红色
夜间灰尘:低位紫色,高位红色
云:
厚/高水平:深红棕色
薄/高水平(卷云/凝结尾迹):深蓝色/黑色,但在一些沙漠地区的绿色
厚/中等水平:棕色
薄/中等水平:深绿色
低水平:大气温暖时的紫色; 大气寒冷时浅棕色
火山灰:橙子或桃子
沙漠:白天白色到浅蓝色; 粉红色/玫瑰在晚上


我们可以通过叠加CALIPSO云高度,云相和气溶胶特征的测量来补充来自灰尘RGB的信息。CALIPSO是NASA / CNES联合卫星任务,研究云和气溶胶对地球辐射预算和气候的影响。CALIPSO代表Cloud-Aerosol激光雷达和红外探路者卫星观测或CALIPSO。

这张EUMETSAT尘埃RGB动画在2010年10月29日白天在阿根廷展示了Haboob.Haboobs是真正的灰尘和沙子的墙壁,大多数人认为它们是强烈的沙尘暴。

播放动画,注意雷暴流出的强风会产生向北移动的尘云(洋红色)。

仅用RGB就很难确定沙尘暴的高度。但添加CALIPSO配置文件可提供准确的信息。在此特写图像中,白线显示CALIPSO正在采​​样的风暴部分。它表明灰尘水平相当低,大多是1到2公里高。

请注意,CALIPSO图上的大部分橙色灰尘都有粗糙的边缘。这与大气中尘埃的普遍扩散性质一致。但是在尘埃的北边缘,羽状物突然终止,表明了灰尘的墙壁。

沙尘暴中的区域可能不同。例如,白色椭圆形的尘埃爆发是由穿过安第斯山脉的强风引起的,被称为“viento blanco”。它们可能产生高水平的灰尘。


还有另一种确定尘云高度的方法:使用EUMETSAT的实验配色方案及其灰尘RGB。请注意,该方案仅适用于透明(非常厚)的尘埃云,这是尘埃云远离​​其源区时常见的情况。

在此特写图像中,颜色方案表明圆圈A中的灰尘高于圆圈B.让我们用CALIPSO数据进行测试。

CALIPSO显示从南到北向上倾斜的尘埃层。该图证实RGB中最高的灰尘位于字母A附近的橙色/玫瑰区域,而B点附近的紫色灰尘较浅。

CALIPSO地块中的地形轨迹也有助于识别山脉Massif de l'Air。RGB中的紫色着色可能会让您认为它是低水平的灰尘,但CALIPSO在附近显示出很少的灰尘。加上它不寻常的形状应该可以帮助你意识到它不是灰尘。

通过将CALIPSO观测结果添加到粉尘产品中,我们还可以概述粉尘爆发的南部边界(红线)。


对地静止中国卫星FY2D与MSG有不同的通道,因此它的灰尘RGB以不同的方式制成。结果,灰尘是深绿色或棕色而不是洋红色。

许多沙尘暴发生在戈壁沙漠上,影响蒙古和中国。2010年3月20日,中国的尘埃RGB显示了一场影响中国东北的风暴,包括北京。这些风暴在北京南部和西南部以深绿色出现。灰尘北部和东部的浅绿色和蓝色区域是低压系统的云带结构。


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