Utilisation des
images satellitaires
1. Énoncé des mesures
effectuées
Quand on fait un état des
observations faites par satellite on ne doit pas oublier qu'en plus de la
valeur nominale de l'information radiative, d'autres informations peuvent être
déduites par l'analyse horizontale de la radiation et sa variation avec le
temps.
Naturellement la principale
utilité des mesures dans les fenêtres atmosphériques est l'identification des
nuages, systèmes nuageux conduisant à une analyse préliminaire des masses
d'air. Le mouvement des nuages cirriformes détermine le vent.
On peut utiliser
opérationnellement plusieurs renseignements fournis par le satellite dont :
(liste non exhaustive)
- Analyse des nuages (l'étendue horizontale, forme,
altitude des sommets)
- Profils verticaux (thermique, hygrométrique,
d'ozone)
- Etat et température de la surface terrestre
- Couverture des régions enneigées
- Estimation des précipitations
- Détermination du vent au niveau des nuages et
localisation des Jets (voir trait bleu (3) sur les images METEOSAT8
infrarouge et visible ci-dessus).
- Appréciation de la convection et prévision à
courte échéance des orages
- Bilan radiatif terrestre
2. Utilisation
synoptique de l'image
2.1. Identification
des nuages
- Cirrus, Cirrostratus et Cirrocumulus: Les Cirrus
apparaissent striés et les bords escarpés, les Cirrostratus sont plus
uniformes tandis que les Cirrocumulus ne peuvent être dissociés des
Cirrostratus.
Dans l'infrarouge ces nuages sont moins
blancs que les sommets des Cumulonimbus ou Cumulus car ils ont une faible émissivité
(0,3).
- Nimbostratus et Altostratus: reconnaissable
facilement par l'importante extension horizontale. Comme l'épaisseur est à
peu près la même partout, ils apparaissent uniformes. La bordure est
souvent escarpée.
Ils sont brillants dans le visible et
gris ou blancs dans l'infrarouge (moins
blancs par rapport aux sommets des
Cumulonimbus).
- Cumulonimbus et Cumulus: Les Cb isolés ont la
plupart du temps une forme ovale. Dans l'infrarouge ils sont brillants
(froids) et dans le visible également brillants.
Les Cu congestus et médiocris ont également
une forme ovale. Ils sont moins
brillants que les Cb dans l'infrarouge.
- Stratocumulus et Altocumulus: Les Ac et Sc
lorsqu'ils sont ensemble se distinguent par la couleur moins sombre des
Ac, on voit généralement les galets (ou ropuleaux) dans les deux nuages.
Dans le visible ils sont brillants, dans l'infrarouge ils sont gris
(chauds) (gris sombre pour les Sc).
A noter que les Ac cas qui ont une
extension verticale importante apparaissent
brillants dans l'infrarouge mais on peut
les distinguer des Cb par la forme du
sommet.
Stratus
et brouillards: la discrimination entre ces nuages est pratiquement impossible,
mais ils se distinguent aisément du reste des nuages par la couleur sombre dans
l'infrarouge et blanche dans le visible.
2.2. Analyse
synoptique des masses nuageuses
Quand on regarde une image
satellite de dimensions importantes, la principale caractéristique est
l'organisation des nuages en systèmes nuageux.
2.2.1.
systèmes perturbés
On
reconnaît aisément le système dépressionnaire typique avec front froid, front
chaud et occlusion. La surface frontale froide est souvent bien apparente
suivie la plupart du temps d'un grand nombre de nuages de dimensions réduites
(Cumulus) séparés par des interstices de ciel clair (voir figure 6 ci-dessous) qui
constituent la zone de traîne. Quant à la surface frontale chaude, elle est
parfois moins apparente (ce n'est pas le cas sur la figure 6). L'amas nuageux
est plus important au voisinage du point triple.
Vous
remarquez que l'image n'est d'aucune utilité pour la localisation exacte des
fronts au sol à cause des caractères stable ou instable de l'air chaud, de
l'étalement des Cirrus sous le vent et aussi de l'erreur de
"paralaxe" qui s'introduit si le nuage n'est pas situé sur la verticale
du satellite.
occlusion
2.2.2.
Les systèmes orageux et la Z.C.I.T
Les systèmes orageux et la Z.C.I.T sont constitués
essentiellement par des Cumulonimbus; les images satellitales montrent des amas
nuageux cirriformes et cumuliformes. La partie active du Cumulonimbus est
caractérisée par des bourgeonnements apparents dans le visible et le contour le
plus froid dans l'infrarouge (voir images ci-dessous). Cette partie active est
très souvent moins étendue que la partie inactive constituée par les Cirrus
denses de l'enclume (forme de carotte).
Dans le système orageux,
un aspect de l'évolution est clair lorsqu'on parcourt une série d'images
consécutives (voir la série d'images ci-dessous de 10h00 à 11h00).
D'une façon générale la
zone intertropicale est caractéristique des nuages cumuliformes. La zone de
convergence intertropicale est mieux organisée sur l'océan, car sur le
continent la convection diurne augmente la masse nuageuse et détruit la notion
relativement étroite qu'on a de la
Z.C.I.T.
Image IR (10.8)
.2.2.3.
le ciel en dehors des systèmes organisés
Quand le ciel n'est pas
clair, les zones de brouillard, de stratus ou de Cumulus de beau temps sont
nettement visibles dans les intervalles secteurs chauds ou zones de liaison:
Ils apparaissent brillants dans le visible et gris sombre (relativement chaud)
dans l'infrarouge.
3. Remarques et
exemples
On
utilise les trois canaux pour mieux détecter les phénomènes météorologiques
ainsi que les nuages, car chaque canal constitue une information de plus pour
compléter la détection.
Avec
la génération actuelle de satellites METEOSAT, on dispose de 12 canaux (2
visible, 1 proche infrarouge, 2 vapeur d’eau, 6
infrarouge, 1 visible haute résolution), comme il est décrit sur le
tableau ci-dessous.
Canaux de base
|
Bandes (µm)
|
Canaux masses d’air
|
Bandes (µm)
|
VIS
0.6
|
0.56 - 0.71
|
WV 6.2
|
5.35 - 7.15
|
VIS
0.8
|
0.74 - 0.88
|
WV 7.3
|
6.85 - 7.85
|
|
|
IR 8.7
|
8.30 - 9.10
|
P. IR 1.6
|
1.50 - 1.78
|
O3 9.7
|
9.38 - 9.94
|
IR 3.9
|
3.48 - 4.36
|
CO2 13.4
|
12.40 - 14.40
|
IR 10.8
|
9.80 - 11.80
|
VIS
haute résolution
|
Résolution 1km
|
IR 12.0
|
11.00 - 13.00
|
HRV
|
0.6
-
0.9
|
Chaque
canal permet d’obtenir une information différente des autres canaux de la même
famille ; car l’atmosphère réagit différemment selon la longueur d’onde de
la radiation émise par le corps (voir figure 5), soit elle est transparente
soit elle est absorbante ou elle peut atténuer la quantité de radiation émise
par le corps.
Figure 7.
Comparaison de la réflectance du sol et des feuilles d’arbre dans les deux
canaux visible
|
|
|
|
|
|
|
*SEVIRI :
Le nom du
radiomètre à bord du satellite MSG1(METEOSAT8)
Canal vis (0.6 mm) Canal
vis (0.8 mm)
MSG-1, 24 juin 2003, 15:30 TU
Sur
les deux images ci-dessus, malgré que les deux canaux donnent une identification
des nuages par réflexion du rayonnement solaire ; on constate qu’on a une
meilleure identification des structures de surface en VIS 0,8 qu’en visible
0,6. Cela est du à ce que la réflectance du sol et de la végétation sont plus
importantes dans la longueur d’onde 0,8 mm que dans la longueur d’onde 0,6 mm
(voir figure 7). Le même principe s’applique sur le spectre infrarouge. Quant
au canal vapeur d’eau 7,3 mm, il donne la distribution de la
vapeur d’eau existante dans la couche située entre 700 hpa et 300 hpa (entre 3000 m et 9200 m) ; alors que
celui 6,2 mm, il identifie cette distribution entre 500 hpa et 200
hpa (entre 5600 m
et 11000 m).
Le
tableau suivant indique quelques atouts pour lever quelques ambiguïtés de
détection.
Cibles à discriminer
|
Canal posant
problème
|
Solutions
proposées
|
Sol froid et nuages bas
|
IR
|
Vis
Observations
Animation
|
Sol enneigé et nuages bas
|
IR
Vis
|
Animation
Observations
12 canaux de MSG
|
Sable
Sable sur mer
Sable sur terre
|
Sur mer froide en IR
Sur sol désertique en Vis
|
Animation
Observations
12 canaux de MSG
|
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