¿Imágenes visibles nocturnas tomadas desde satélite?
No se garantiza la continuidad del funcionamiento de los links de este artículo que fueron probados en la fecha inicial de su publicación. Palabras claves. Satélite, visible, VIS, infrarrojo, IR, imágenes VIS nocturnas, fuego, nieve, NEXSAT, luna. Imagen nocturna compuesta de varias fuentes de información del satélite DMSP del 25 de septiembre de 2004. El huracán Jeanne se aprecia en la parte inferior derecha de la imagen afectando a Florida. Las luces de las ciudades y autovias aparecen realzadas en amarillo, los topes nubosos en tonalidades azuladas y la orografía en una escala de grises. Ver texto para detalles. Fuente NexSat. Esta imagen nocturna compuesta observamos gran parte de norteamerica tomada por el DMSP (Defense Meteorological Satellite Program) con su canal visible, VIS. Pero ¿por qué estamos viendo sistemas nubosos, información de la superficie terreste cuando utilizamos el canal VIS que es útil durante el día y no durante la noche?. Vamos a responder a esta pregunta. Propiedades de los canales VIS convencionales Estamos acostumbrado a ver y analizar imágenes VIS suministrada por los satélite meteorológicos tipo Meteosat, GOES o NOAA, por citar alguno de ellos, donde la información que encontramos en estas imágenes durante el día, y con buena iluminación solar, está relacionada con la capacidad reflectora de las superficies iluminadas por el sol en la misma banda o longitudes de onda que lo hace el ojo del ser humano, de aquí que nos resulten tan familiares. Longuitudes de onda del espectro electromagnético. Las longitudes de ondas visibles, VIS, aparecen realzadas en la parte suerior de la figura y se encuentran entre los 0.4 -0.8 um, aproximadamente. Fuente INM, módulos TEMPOweb. Durante el día las superficies que más reflejan la luz del sol son las nubes, la nieve, el desierto. Las que poseen menor capacidad reflectora son las superficies acuosas (océanos, mares, ríos, lagos,) y bosques. En determinados momentos, el mar se comporta como un espejo cuando se dan ciertas condiciones sobre su superficie marina, y la geometríra sol-mar-satélite es la adecuada. Espectro de energía electromagnetica del sol y la tierra supuestas las tempraturas de emisión de 6000 y 300 º K, respectivamente y emitiendo como un cuerpo negro ideal. Observese que los máximos de emisión del sol se corresponden con las longitudes de onda que están dentro del visible y centrados alrededor de los 0.5 um. Fuente INM, módulos TEMPOweb. Logicamente la energía reflejada en los canales VIS depende del grado de iluminación de la superficie. Durante el mediodía la iluminación es muy buena, durante los atardeceres y amaneceres el sol está muy bajo en el horizonte y habrá zonas en la escena del satélite que estarán con diferentes grados de iluminación. Algunas nubes altas generaran sobras sobre otras más bajas. Imagen VIS del satélite Meteosat. Amanece por el este de España Las zonas ilumindas nos ofrecen sus tonalidades blancas-oscuras según su capacidad reflectora. Las zonas no iluminadas aparecen en negro. Foto de la Universidad de Dundee. Durante la noche los canales VIS de los satélietes meteorológicos convencionales no son útiles ya que el sol no ilumina la superficie con su luz directas. Imagen NOAA compuesta de varios canales (VIS+IR) donde las nubes aparecen realzadas en blanco. El mar refleja poco la luz solar, como ocurre con el Mediterráneo, pero en condiciones de relativa calma, el mar puede reflejar mucha energía como lo haría un espejo, así ocurre en las zonas marinas atlanticas y mar de Alborán. Imagen del día 27 de septiembre de 2004 a las 15:59 UTC. Fuente wokingham.weather. Pero ¿qué pasa durante la noche? ¿Las nubes quedan a veces iluminada por la luz indirecta de nuestro satélite, la Luna? ¿Y la luz de las ciudades?. Los satélites meteorológicos convencionales no son capaces de detectar estas débiles señales en la banda del VIS, pero otros, sí. Los satélites de la defensa americana y el sensor OSL Existen otros sensores que trabajan en la banda del VIS y que son mucho más sensibles que nuestros ojos, pudiendo ver detalles en la noche como lo hacen ciertos animales nocturnos. Son sensores a bordo de los satélites especiales que aprovechan la luminosidad emitida por fuentes lumínicas de construcciones humanas: ciudades, carreteras y autopistas, centros de recreo, barcos, etc. Por la noche las ciudades, pueblos y otros lugares se inundan de la luz artificial generada por nuestras bombillas y lámparas. Instrumentos muy sensibles pueden captar estas débiles energías emitidas por las luces de origen antropogénico, es el OSL, Operational Linescan System, que opera a bordo del satélite meteorológico polar de la defensa americana, el DMSP. Capacidades de detección visible nocturna y fuentes de luces directas e indirectas: a) con iluminación y b) sin iluminación. Fuente COMET. La resolución de estos sensores es tan buena que es capaz de detectar luces de barcos de pesca en el mar, fuegos, luces de los rayos en focos tormentosos e, incluso, auroras durante la noche. En las noches de luna las nubes y supercicies nocturnas también son iluminadas por dicho astro con luz indirecta, siendo detectadas por el DMSP. Rayos nocturnos sobre Texas, TX, y Oklahoma,OK, observados en una línea de turbonada desde: a) Imagen IR convencional y datos de la red de detección de rayos desde superficie representados por puntos coloreados según el momento de impacto y b) Desde el sensor DMPS OLS, donde las fulguraciones luminosas son segmentos blancos y las luces de las ciudades en amarillo, nubes en azul. Fuente BMAS de Steven et al., (2006). Los sensores VIS de este satélite trabajan durante el día y durante la noche ofreciendo imágenes espectaculares nocturnas gracias a la capidad de detectar luz lunar reflejada por las nubes o el terreno. Imagen del sensor OLS en una pasada determinada en la noche del 24 de septimbre de 2004 a las 02:02 UTC. Las luces de las ciudades, autopistas, etc., están coloreadas en amarillo. Las nubes aparecen azuladas y reflejan la luz de la Luna. El huracán Jeanne aparece en el borde inferiror derecho. Fuente NexSat. La fuerza armada americana viene utilizando estos sensores del DMPS OLS desde los años 60s, pero no son públicos. Algunos de esos datos comenzaron a desclasificarse en 1973. El OLS consiste en tres instrumentos: telescopios visibles, bandas IR, y un tubo foto multiplicador de banda VIS nocturna que cubre parte del espectro visible e IR. Los datos visibles están limitados a 64 niveles de gris, en vez de los 356 niveles. Son datos sin calibrar y, por lo tanto su utilidad sólo es cualitativa. Su resolución es variable pues el sensor VIS nocturno trabaja en dos modos: amplio, a 2,7 km, y fino, 0,56 km. Para más detalles ver Steven et al., (2006). Imágenes combinadas VIS nocturna + IR + Topográficas Además, la imagen final puede estar compuesta por información adicional que ha sido combinada convenientemente con otras fuentes de datos. El producto generado, parte de la imagen visible nocturna. Las luces de ciudades, autopistas, etc., se representan en amarillo. Las zonas iluminadas por la luna también se realzan y se presentan con tonalidades azules. Si la luna no ilumina la escena nocturna, se utilizan las típicas imágenes del canal infrarrojo para complementar la escena, más otra relativa a las elevaciones superficiales o topográfica en una escala de grises. Los rayos de las tormentas eléctricas también se añaden a la información compuesta anterior. Imagen compuesta de varias pasadas en la noche del 25 de septimbre de 2004. Ver texto para detalles. Fuente NexSat. La utilidad de las imágenes visibles nocturnas no es desdeñable. Se están utilizando para hacer analisis y estudios demográficos, detección de nubosidad baja y zonas nevadas en días de luna llena, detección de descargas, etc. Al ser datos provenientes de un satélite polar, no tenemos garantizado la periodicidad de su paso por una zona determinada como lo tendríamos con uno del tipo geoestacionario (GOES, Meteosat, MSG). Para ver el futuro de estos datos, canales y sensores se puede consultar a Steven et al., (2006). REFERENCIAS Imágenes tomadas de los siguientes portales: Imágenes Nocturnas NOAA http://www.btinternet.com/~wokingham.weather/wwp2.html Módulos de enseñanza del INM, TEMPOweb. Identificación de Nubes desde Satélite http://www.inm.es/web/sup/ciencia/divulga/tempoweb/main.html Interpretación y uso de las imágenes visibles (VIS) tomadas desde los satélites meteorológicos http://meteored.com/articulos/articulointersat.htm Sobre el satélite y el programa asociado DMSP http://dmsp.ngdc.noaa.gov/dmsp.html The NPOESS VIIRS Day/Night Visible Sensor, 2006. Thomas E. Lee, Steven D. Miller, F. Joseph Turk, Carl Schueler, Richard Julian, Steve Deyo, Patrick Dills and Sherwood Wang, BAMS pages 191–199.
