Martin Setvák

1. Meteorologické družice4. část – operativní produkty ČHMÚ Martin Setváksetvak@chmi.cz Český hydrometeorologický ústav, družicové odděleníPraha - Libuš Radostovice, listopad 2010 Martin Setvák

2. Operativní produkty ČHMÚ – úvod • jak převzetí EUMETSATem doporučovaných produktů, tak vývoj vlastních • operativní generování produktů softwarem 2met! firmy VCS, částečně vlastní skripty a masky („overlaye“) • zobrazování produktů jak uvnitř ČHMÚ, tak pro veřejnost v rámci portálu v prostředí JSMSGView a JSAVHRRView (Petr Novák) • distribuce dalším uživatelům prostřednictvím distribučního serveru, jak standardní obrazové formáty (PNG, JPG), tak XPIF (nativní formát VCS) Martin Setvák

3. Operativní produkty ČHMÚ – úvod, RGB produkty Gamma funkce Martin Setvák

4. Operativní produkty ČHMÚ – JSMSGView (interně uvnitř ČHMÚ), Petr Novák Martin Setvák

5. Operativní produkty ČHMÚ – JSMSGView (interně uvnitř ČHMÚ), Petr Novák Martin Setvák

6. Operativní produkty ČHMÚ – JSMSGView (interně uvnitř ČHMÚ), Petr Novák Martin Setvák

7. Operativní produkty ČHMÚ – JSMSGView (interně uvnitř ČHMÚ), Petr Novák Martin Setvák

8. Operativní produkty ČHMÚ – JSMSGView (interně uvnitř ČHMÚ), Petr Novák Martin Setvák

9. Operativní produkty ČHMÚ – JSMSGView (portál ČHMÚ), Petr Novák Martin Setvák

10. Operativní produkty ČHMÚ – JSAVHRRView (portál ČHMÚ), Petr Novák Martin Setvák

11. Operativní produkty ČHMÚ – přehled geografických formátů (listopad 2010) MSG 15-minutová data: Evropa (EU), střední Evropa (CE), Česká republika (CZ) globe (polokoule) MSG-RSS (Rapid Scan): Evropa - původní družicová projekce Česká republika (CZ) GOES East: Karibik-US, Atlantik („GOES“) AVHRR: Evropa (EU), střední Evropa (CE), Česká republika (CZ), Česká republika 2 (CZ2) Poznámka: formát CZ (MSG 15-min., MSG-RSS, AVHRR) shodný s radarovou 1 km projekcí(stejný typ a parametry projekce, nepatrně větší rozsah – shodný pravý spodní roh snímků) Martin Setvák

12. Operativní produkty ČHMÚ – přehled produktů MSG a AVHRR (listopad 2010) MSG 24-hodinové produkty: IR, IR BT, Airmass, WV, 24h-MF, IR-WV pouze denní produkty: VIS, Storm, VIS-IR, RGB321, Snow, sendvič IR-BT pouze noční produkty: Night-MF AVHRR 24-hodinové produkty: b3, b4, b4BT pouze denní produkty: b1, b2, RGB124 pouze noční produkty: NM, RGB345 Martin Setvák

13. 24-hodinové a noční produkty synoptické měřítko Martin Setvák

14. IR Snímky v tepelném pásmu, atmosférické okno (MSG kanál IR 10.8). Zobrazení tradiční černobílé, teplé oblasti tmavě, chladné světle, nejchladnější (nejvyšší) oblačnost bíle. Martin Setvák

15. IR-BT Totéž co IR, ale s barevným zvýrazněním rozsahu teplot 200 K (červená) až 240 K (fialová), viz též barevná škála vložená do jednotlivých snímků. Produkt vhodný především pro monitorování aktivity a intenzity konvektivních bouří. Martin Setvák

16. WV Spektrální pásmo absorpce vodní parou (kanál WV 6.2). Tento kanál informuje o celkovém množství vodní páry v horní části troposféry, maximum jeho citlivosti leží přibližně v hladinách 400 až 300 hPa (v mírných zeměpisných šířkách typicky 7,5 až 10 km). Tmavé odstíny odpovídají suché a bezoblačné horní vrstvě troposféry, čím světlejší odstín, tím více vodní páry tato vrstva obsahuje. Tento spektrální kanál rovněž zachytí nejvyšší oblačnost - cirry a cumulonimby (zobrazeny bíle), většinou nikoliv střední a nízkou oblačnost či terén. Martin Setvák

17. Airmass Produkt, jehož cílem je zobrazení rozdílných vzduchových hmot a výšky tropopauzy. V červené složce je rozdíl WV6.2-WV7.3 (-25 K až 0K), v zelené IR9.7-IR10.8 (-40 K až +5 K), v modré je inverzně kanál WV6.2 (243 K až 208 K). V prvním přiblížení zelené odstíny odpovídají vzduchové hmotě subtropického původu. Tropopauza je zde výrazně výše než v polární vzduchové hmotě, tím pádem nad subtropickou vzduchovou hmotou je méně celkového množství chladného ozónu, tím pádem je zde výrazně větší příspěvek zelené složky. Červená složka vypovídá především o vlhkosti v horní troposféře - čím hlouběji do troposféry vidíme, tím je příslušná vrstva teplejší; tudíž v oblastech s nejsušší vrchní troposférou dostaneme nejvyšší hodnoty červené pro tento rozdíl. Modrá zobrazuje rozložení vlhkosti a oblačnosti v horní části troposféry. Velké gradienty mezi různě barevnými odstíny mohou indikovat oblasti osy jet-streamu. Martin Setvák

18. 24h-MF 24-hodinový mikrofyzikální RGB produkt. V červené složce je rozdíl (IR12.0-IR10.8) - čím je oblačnost vertikálnì mohutnější, tím je příspěvek červené barvy vyšší. V zelené složce je rozdíl (IR10.8-IR8.7) - největší příspěvek je pro nízkou oblačnost tvořenou drobnými kapičkami. V modré složce je kanál IR10.8 - čím je objekt teplejší, tím je vyšší příspěvek modré barvy. Vertikálně mohutná oblačnost je zobrazena tmavě červeně, řídké cirry tmavě modře až černě, střední a nízká oblačnost okrově, nejnižší oblačnost přechází až do zelena, terén podle teploty do tmavě růžova nebo do modra, mořská hladina spíše do modra. Zvláštností tohoto produktu je schopnost detekovat prašné (písečné) bouře. Martin Setvák

19. Night-MF Noční mikrofyzikální RGB produkt. V červené složce je rozdíl IR12.0-IR10.8 (čím je oblačnost vertikálně mohutnější, tím je vyšší příspěvek červené barvy); v zelené složce je rozdíl IR10.8-IR3.9 (čím je rozdíl emisivity v těchto kanálech větší, tím je větší příspěvek zelené barvy; nejvyšší rozdíl je pro nízkou oblačnost tvořenou drobnými kapičkami - tedy především mlhy). V modré složce je pouze kanál IR10.8 (vše pod -30°C je černé, čím je objekt teplejší, tím je vyšší příspěvek modré barvy). Zjednodušeně: vertikálně mohutná oblačnost je zde zobrazena červeně, řídké cirry tmavě modřeaž černě, mořská hladina světle modře, terén růžově, střední až nízká oblačnost okrově, mlhy a nejnižší oblačnost světle zeleně. Martin Setvák

20. 24-hodinové a noční produkty noční detekce mlh a nízké oblačnosti Martin Setvák

21. IR V tradičním černobílém zobrazení nelze (snadno) odlišit mlhy a nízkou oblačnost od bezoblačného terénu díky jejich blízké teplotě, ani řídké cirry, které jsou příliš transparentní i pro kanál IR10.8. Martin Setvák

22. 24h-MF Ve 24-hodinovém i nočním mikrofyzikálním RGB produktu (následující snímek) je nízká oblačnost odlišitelná od terénu díky své nižší emisivitě v kanálech IR8.7 a IR3.9 oproti kanálu IR10.8. Řídké cirry a kondenzační stopy jsou naopak dobře detekovatelné díky větší propustnosti v těchto kanálech oproti kanálu IR10.8 9zobrazeny tmavě). Martin Setvák

23. Night-MF V nočním mikrofyzikálním RGB produktu (používajícím kanál IR3.9) jsou nízká oblačnost, řídké cirry a kondenzační stopy lépe zřetelné (kontrastnější) oproti 24-hodinovému mikrofyzikálnímu produktu (IR8.7 místo IR3.9) díky nižší emisivitě nízké oblačnosti a větší propustnosti řídké vysoké oblačnosti v kanálu IR3.9 ve srovnáním s kanálem IR8.7. Zásadní nevýhodou nočního mikrofyzikálního produktu je nemožnost využití v denních hodinách. Martin Setvák

24. 24-hodinové a denní produkty sněhová pokrývka Martin Setvák

25. VIS Snímky v některém z viditelných kanálů. Pro formát "Evropa" spektrální kanál VIS 0.8, pro formáty "Střední Evropa" a "Česká republika" kanál HRV (kanál HRV nelze použít pro formát "Evropa", neboť vzhledem ke konceptu snímání nepokryje celou oblast tohoto formátu.) V tomto kanále lze odlišit zasněžený terén od nízké oblačnosti pouze díky textuře (přítomnost horských hřebenů, říčních údolí, nádrží, měst, …). Řídké cirry pouze obtížně viditelné. Martin Setvák

26. VIS-IR Kombinace spektrálních kanálů VIS 0.6, VIS 0.8 a IR 10.8, resp. HRV, HRV a IR10,8 (viditelné a tepelné pásmo). "Tradiční" RGB kombinace, blížící se vnímání lidským okem. Nízká až střední (obecně teplejší) oblačnost je zobrazena žlutě, vysoká (chladná) oblačnost je zobrazena bíle až modře. Vegetací pokrytý terén zeleně, voda tmavě modře. Martin Setvák

27. RGB321 Kombinace spektrálních kanálů IR 1.6, VIS 0.8 a VIS 0.6 (blízké infračervené a viditelné pásmo). Takto zvolená kombinace zobrazuje oblačnost tvořenou ledovými krystalky a sníh nebo led tyrkysově (modrozeleně), ostatní oblačnost (smíšenou, vodní) bíle až okrově (nebo narůžověle). Tento produkt je určen právě pro odlišení vodní fáze horní vrstvy oblačnosti (ledová versus smíšená/vodní) a detekci sněhem pokrytého terénu (pozor - od vysoké oblačnosti lze odlišit např. použitím kanálu IR 10.8, nebo na základě pohybu oblačnosti na animaci). Vegetací pokrytý terén je zobrazen tmavě hnědě až zeleně. Martin Setvák

28. Snow RGB Kombinace kanálů VIS 0.8, IR 1.6 a rozdílu kanálů (IR 10.8 - IR 3.9). Takto zvolená kombinace zobrazuje terén pokrytý sněhovou pokrývkou a vodní plochy pokryté ledemčerveně . Umožňuje tedy maximální odlišení zasněženého a holého terénu; je však nutné mít na zřeteli, že podobně může být zobrazena i vysoká oblačnost v ledové fázi, která však většinou má trochu odlišný barevný tón - spíše do fialové. Kanál je rovněž vhodný pro zřetelné odlišení nízké oblačnosti (světle žlutě až bíle) od terénu – jak pokrytého vegetací (zobrazen zeleně), tak sněhem (červeně). Martin Setvák

29. Storm RGB (RGB 05-06, 04-09, 03-01) - produkt, jehož cílem je zvýraznění oblačnosti, ve které jsou ve větším množství přítomny drobné částice ledu … zobrazeny sytějšími odstíny žluté. V červené složce je rozdíl kanálů WV 6.2 a WV 7.3, čímž je v červené složce potlačeno vše kromě nejvyšší oblačnosti. V zelené složce je rozdíl kanálů IR 3.9 a IR 10.8 nastavený tak, aby byly zvýrazněny oblasti s vyšší intenzitou odražené složky záření v IR 3.9. V modré složce je rozdíl IR 1.6 a VIS 0.6 kanálů, opět s cílem zvýraznit ty vrcholy Cb, které mají vyšší odrazivost v kanálu IR 1.6.  Podobně jako Cb s drobnými částicemi mohou občas vypadat i cirry, především orografického původu. Martin Setvák

30. 24-hodinové a denní produkty letní konvekce Martin Setvák

31. VIS-IR Kombinace spektrálních kanálů VIS 0.6, VIS 0.8 a IR 10.8, resp. HRV, HRV a IR10,8 (viditelné a tepelné pásmo). "Tradiční" RGB kombinace, blížící se vnímání lidským okem. Nízká až střední (obecně teplejší) oblačnost je zobrazena žlutě, vysoká (chladná) oblačnost je zobrazena bíle až modře (v závislosti na optické mohutnosti). Vegetací pokrytý terén je zobrazen zeleně, vodní hladina (bez zrcadlení) tmavě modře. Martin Setvák

32. Storm RGB (RGB 05-06, 04-09, 03-01) - produkt, jehož hlavním cílem je zvýraznění těch vrcholů Cb, v nichž jsou ve větším množství přítomny drobné částice ledu (zobrazeny sytějšími odstíny žluté). Přítomnost drobných částic může (ale nemusí!) indikovat intenzivnější updrafty v konvektivním oblaku, tedy potenciální nebezpečnost bouře. V červené složce je rozdíl kanálů WV 6.2 a WV 7.3, čímž je v červené složce potlačeno vše kromě nejvyšší oblačnosti. V zelené složce je rozdíl kanálů IR 3.9 a IR 10.8 nastavený tak, aby byly zvýrazněny oblasti s vyšší intenzitou odražené složky záření v IR 3.9. V modré složce je rozdíl IR 1.6 a VIS 0.6 kanálů, opět s cílem zvýraznit ty vrcholy Cb, které mají vyšší odrazivost v kanálu IR 1.6.  POZOR - při nízkých výškách slunce nad obzorem dochází k přesycení hodnot žluté v důsledku použitého algoritmu pro korekci výšky slunce ve VIS a NIR kanálech.Podobně jako Cb s drobnými částicemi občas vypadají i cirry. Sytě žlutě mohou vypadat i velmi studené vrcholy Cb, anichž by v nich byly drobné částice přítomny. Martin Setvák

33. IR-BT Tepelný IR kanál v oblasti atmosférického okna (IR10.8), s barevným zvýrazněním rozsahu teplot 200 K (červená) až 240 K (fialová), viz též barevná škála vložená přímo do snímků. Produkt vhodný především pro monitorování konvektivních bouří – čím chladnější bouře, tím potenciálně nebezpečnější (zjednodušené, neplatí vždy!). Kromě samotné teploty rozhoduje i tvar pole jasové teploty – nebezpečné bouře často mají vzhled studeného U (nebo V), nebo studeného prstence, s teplou oblastí uvnitř studeného jevu(tím pádem mohou vypadat v průměru teplejší než okolní bouře bez těchto jevů). Přestřelující vrcholy jsou v tomto produktu většinou nejchladnějšími objekty vůbec. Martin Setvák

34. IR-BT Tatáž situace o 3 hodiny později ... Příklad situace, kdy i relativně teplá, „nezajímavá“ bouře může ve skutečnosti být značně silná. Teplejší vrcholy bouří nad Čechami jsou důsledkem výrazného snížení výšky tropopauzy nad střední Evropou. Martin Setvák

35. IR-BT … a v 19:00 UTC. Viz též snímek z družice NOAA 17, pořízený ve stejném okamžiku. Martin Setvák

36. IR-BT Martin Setvák

37. AVHRR b4 BT Martin Setvák

38. Další podrobnější zdroje informací: Podrobný návod na interpretaci jednotlivých kanálů SEVIRI a jejich RGB kombinací (MSG Channels Interpretation Guide): http://oiswww.eumetsat.org/WEBOPS/msg_interpretation/ Jeho patrně nejdůležitější částí („kuchařka“ operativních produktů) je MSG RGB part 4 (Jochen Kerkmann a spol., 2008). Dále viz např. tento článek(Lensky, Rosenfeld, 2008). Obecnější podrobné informace k fyzice záření, vlastnostem spektrálních pásem, odvozených produktech, aj. v této monografii(Paul Menzel, 2006). V češtině asi pouze monografie Řezáčová a kol.: Fyzika oblaků a srážek(2007). Martin Setvák

39. Martin Setvák

40. Martin Setvák