Los dos ojos del huracán Jimena: ¿realidad o ficción?

¡NO!

Imagen infrarroja, IR, realzada compuesta por los GOES este y oeste del huracán Jimena del 30 de agosto de 2009 con dos “ojos”. Fuente: CIMSS- Universidad de Wisconsin. Descargar: http://cimss.ssec.wisc.edu/goes/blog/wp-content/uploads/2009/08/090830_g11_ir_anim.gif o aquí.

Los huracanes y tifones intensos suelen desarrollar durante parte de su ciclo de vida un ojo bien definido que los caracteriza respecto a otras estructuras nubosas. Pero Jimena presentó en esta imagen compuesta infrarroja, IR, de los satélites GOES dos ojos bien definidos. ¿Qué pasaba? ¿ Era realidad o artificialidad informática?

La secuencia de imágenes IR compuesta de los dos satélites geoestacionarios americanos, GOES-E y GOES-W, desde las 14 a las 20 UTC en la costa oeste de EEUU.

Si analizamos una imagen visible, VIS, de esa misma hora, pero obtenida por el GOES-W oeste (o GOES-11) de las 17 UTC podremos observar que Jimena sólo tenía un ojo, deun huracán bien definido. ¿Qué estaba pasando?

La imagen del visible de esa fecha y esa hora UTC mostraba sólo un ojo bien definido en la imagen del GOES-11, como se puede ver en la siguiente figura.

Imagen VIS de Jimena del 30 de agosto de 2009 a las 17 UTC. Fuente: Uni. Wisconsin.

Y en el canal infrarrojo con un realce de colores, mostraba un sólo ojo. La posición de GOES-11 o GOES W, oeste sobre el Pacífico, viendo lateralmente a Jimena.

Imagen realzada de Jimena, según la escala adjunta de temperatura de brillo. Imagen IR del GOES-11 o E. Un solo ojo es detectado por dicho satélite. Fuente: Naval Research Laboratory.

Las secuencias de imágenes alternando los satélites GOES -11 y GOES-12 nos pone de manifiesto, una vez más, que el sistema tropical sólo disponía de un ojo. Era pues la composición “informática” de las dos imágenes para obtener una única la que causaba esa artificialidad de observar dos ojos en el huracán.

Los satélites GOES 11 y 12 están viendo con un ángulo de visión diferente a Jimena. Pero la composición de las dos imágenes y los errores de posicionamiento por paralaje hacen que se aprecien dos ojos.

Imagen realzada de Jimena, según la escala adjunta de temperatura de brillo. Imagen IR del GOES-12 o W. Un solo ojo es detectado por dicho satélite. Fuente: Naval Research Laboratory.

Buscando un responsable: el paralaje

Los satélites geoestacionarios pueden dar lugar a errores de posicionamiento por paralaje. En la siguiente imagen se muestran los campos de visón de los distintos satélites geoestacionarios situados sobre el ecuador. GOES-W y GOES-E, se encuentran sobre algún punto en la vertical del ecuador. Los círculos amarillos están asociados a la zona interior donde el campo de visión de cada satélite. Todos los satélites geoestacionarios ven mal, por ejemplo, las zonas polares.

Campo de “visión útil” de los distintos satélite geoestacionarios, dentro del “circulo amarillo”. Más allá, la visión de cada uno de ellos es muy oblicua.

Campos de visión de los satélites GOES-W y GOES-E, izquierda y derecha respectivamente, en imágenes visibles. Estructuras nubosos cercanas a Cuba, por ejemplo, son distorsionadas por la geometría de visión por el GOES-W, izquierda, y son mejor vistas por el GOES-E. Fuente: Universidad e Wisconsin.

Los problemas de paralaje en las imágenes de satélite

Si un satélite está “viendo una escena” lejos de su zenit, o el ángulo de visión del satélite del nadir es grande, las nubes son desplazadas algo relativo a la superficie. Esta dislocación, conocida como paralaje, es más significativa en los lugares del perímetro hemisférico visto por un satélite geoestacionario, comparado a las zonas observadas en su zona central. En el caso del MSG su mejor campo de visión está situado sobre la zona vertical o punto subsatélite. A medida que nos alejamos hacia su periferia, la visión del satélite europeo empeora haciéndolo inservible en las regiones polares, Indico, Rusia, Asía y America. Veamos un ejemplo con una imagen del MSG europeo.

Campo de visión del satélite MSG-1 situado en la vertical de ecuador a 36.000 km en el meridiano 0º sobre algún punto del Golfo de Guinea. A medida que nos alejamos de su verticalidad, en el Golfo de Guinea, el campo de visión empeora hasta las zonas periféricas de su campo: zonas polares, America del sur y océano Índico. El paralaje también se debe tener en cuenta en dichas zonas periféricas, especialmente con las nubes altas.

Para el caso de España su mejor campo de visión recae sobre Canarias y empeora hasta el norte de la Península.

El problema de paralaje es crítico si queremos situar exactamente dónde cae la zona más activa de la convección cuando observamos la imagen de satélite de una nube convectiva alejada del ecuador y relativamente alta. En la figura adjunta superior se analiza cómo el satélite, según su campo de visión, sitúa al tope nuboso en latitudes más altas que la que le corresponde en su situación real. Pudiera ocurrir que en superficie estuviera precipitando y la zona de los topes más fríos fuera situada más allá sobre una zona realmente despejada.

Ilustración del desplazamiento por paralaje al ubicar los elementos nubosos sobre una superficie plana. Las nubes altas son desplazadas más lejos que las nubes bajas y estos hechos se agudizan a medida que nos alejamos de la verticalidad del satélite.

En el examen del diagrama esquemático antedicho debe ser observado que los satélites geoestacionarios se sitúan en una órbita alrededor de unos 35.800 kilómetros sobre la superficie de tierra, mientras que las nubes altas están a sólo 18 kilómetros sobre nivel del mar.

Desplazamiento de la nube normalizado para un satélite estacionario debido al paralaje. Para una nube de 10 km de altitud a 60º N y a la misma longitud del satélite, el desplazamiento (y la misma longitud que el satélite), la compensación es apenas la altura de la nube multiplicada por el valor compensado normalizado del gráfico, es decir 10 x 2.6= 26 kilómetros. La dirección de la compensación evidentemente está directamente alejándose del satélite, a lo largo de un arco de un gran círculo desde el punto del subsatelite.

Imágenes VIS sobre una misma escena con tormentas vista por los satélites GOES-11, izquierda, y GOES-12, derecha. La apariencia de las tormentas es completamente diferente. Nótese los elementos nubosos "alimentadores" del gran sistema convectivo de la izquierda y la estructura en "V" de los topes nubosos brillantes en su flanco corriente arriba. Detalles que se pierden en la visión de la derecha.

Animación de un conjunto de tormentas en algún lugar de EEUU, vistas por los canales visibles del GOES-11, izquierda, y GOES-12, derecha. Nótese lo s distintos campos de visión sobre la misma zona. Fuente: CIMSS-Wisconsin.

Composición de imágenes

El desplazamiento por paralaje es importante, como ya hemos visto, para nubes altas, tales como los cirros, los topes de Cb y los yunques.

En la siguiente imagen exagerada, se pone de manifiesto cómo dos satélites ven un mismo elemento nuboso del ojo de un huracán. La ubicación sobre un plano 2D genera que el mismo punto sea situado en dos zonas debido a los errores de paralaje.

Ubicación de un mismo punto, verde, del ojo de un huracán en niveles altos por dos satélites sobre la superficie terrestre, Y, por error de paralaje. Fuente: COMET.

Ahora estamos en condiciones de saber lo que estaba ocurriendo con Jimena.

Los dos satélites geoestacionarios americanos veían al huracán de forma diferente y situaba los elementos nubosos del ojo de forma diferente en el plano bidimensional. La composición de ambas imágenes, por una técnica que se desconoce en la RAM, daba lugar a un sistema ciclónico tropical con dos ojos, cuando realmente sólo disponía de uno.

El paralaje en meteorología satelitaria

El paralaje desde el punto de vista de satélite, como ya se ha indicado anteriormente, es un aparente desplazamiento de la posición del objeto/nube observado por los sensores como resultado del la visión de dicho satélite.

Los errores de paralaje en los satélites geoestacionarios llegar a ser evidente cuando la imagen de satélite se compara y se superponen con otros datos:

• Observaciones de superficie
• Imágenes de radar o de rayos
• Cuando se compara con una imagen de un satélite polar que pasa por la vertical de la estructura nubosa
• Cuando se comparan dos imágenes de satélites geoestacionarios, ambos con campos de visión diferentes, sobre todo en el caso de nubes altas.

Referencias

Johnson, D. B., P. Flament and R.L. Bernstein, 1994. High-resolution satellite imagery for mesoscale meteorological studies. Bull. Amer. Meteor. Soc., 75, 5-33.

http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/notes/chap02/parallax.html