Eidgenössisches Departement des Innern EDI Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz Satellitenmeteorologie EUMETSAT, ESA/Ducros Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz www.meteoschweiz.ch gabriela.seiz@meteoschweiz.ch Vorlesung Grundlagen Fernerkundung, Universität Zürich, 8. Mai 2012
Eidgenössisches Departement des Innern EDI Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz Inhaltsverzeichnis Einleitung Geschichte Typen von meteorologischen Satelliten Von Meteosat First Generation zu Second Generation Anwendungen MeteoSchweiz Ausblick 2
Eidgenössisches Departement des Innern EDI Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz Einleitung Zu meiner Person Diplomarbeit: Niederschlagsabschätzung aus Satellitenbildern (Geographie UniZH + IAC ETHZ) Dissertation: Ground- and satellite-based multi-view determination of 3D cloud geometry (Prof. Grün, Inst. für Photogrammetrie und Fernerkundung, ETHZ) Visiting Advisor, MISR Science Team, NASA-JPL, Jul-Sep 2004 Visiting Scientist, Eumetsat, Apr 2004, Nov 2004 Research Scientist, ESA Earth Observation Directorate, Frascati, Mär 2005-Jan 2006 3
Eidgenössisches Departement des Innern EDI Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz Einleitung Zu meiner Person Seit Februar 2006 bei MeteoSchweiz: Leiterin Internationale Zusammenarbeit Swiss GCOS Office Mitglied Schweizer UNFCCC Delegation Mitglied ESA Programme Board Earth Observation (PB-EO) Mitglied Schweiz. Kommission für Fernerkundung SKF 4
Geschichte 5
Geschichte Launch TIROS-I: 1 April 1960 Courtesy: NASA 6
Geschichte 7
Geschichte ESA Launch Meteosat-1: 23 Nov 1977 European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT): since 19 Jun 1986 (1 Jan 1987) 8
Geschichte Courtesy: WMO Space Programme 9
Typen von meteorologischen Satelliten polar-orbiting: - ca. 800 km Höhe - hohe räumliche Auflösung - Streifen - Abdeckung ganze Erde, inkl. Polarregionen geostationär: - 36 000 km Höhe - hohe zeitliche Auflösung - Erdhemisphäre 10
Geostationäre meteorologische Satelliten METEOSAT: http://www.eumetsat.int/ GOES: http://rsd.gsfc.nasa.gov/goes/ 11
Geostationäre meteorologische Satelliten Meteosat satellites Meteosat-1 to -4 not in operation since 1979/ 1991/ 1995/ 1995 Meteosat-5 not in operation since 2007 Meteosat-6 57.5 E, Indian Ocean Data Coverage (IODC) (Backup) Meteosat-7 57.5 E, IODC Meteosat-8 9.5 E, Operational Meteosat satellite (Backup), Rapid Scan Service (RSS; 5min) METEOSAT: Meteosat-9 http://www.eumetsat.int/ 0, Operational Meteosat satellite GOES: Meteosat-10 http://rsd.gsfc.nasa.gov/goes/ (MSG-3), Meteosat-11 (MSG-4) 12
Von Meteosat First Generation (MFG; bis Meteosat-7) zu Meteosat Second Generation (MSG; ab Meteosat-8) MFG (bis Meteosat-7) MSG (Meteosat-8, etc.) Frequency 30 min 15 min 13
Von MFG zu MSG V I S I R Meteosat-8 composite W V 14
Von MFG zu MSG MFG IR Channel ~ 5 km MFG VIS Channel ~ 2.5 km MSG: IMPROVED SPATIAL SAMPLING (Example: 4 December 2002, 12:30 UTC) MSG HRV channel ~ 1 km 15 Courtesy: EUMETSAT
Von MFG zu MSG 10:00 10:30 11:00 MFG VIS, 30 min sampling 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 MSG HRVIS, 15 min sampling MSG: IMPROVED TIME SAMPLING (Example: 8 June 2003) 16 Courtesy: EUMETSAT
Polar-orbiting meteorologische Satelliten NOAA http://www.oso.noaa.gov/poes/ Envisat http://envisat.esa.int/ Metop/EPS: Initial Joint Polar System (IJPS) EOS-Terra http://www.nasa.gov/mission_pages/terra/index.html EOS-Aqua http://www.nasa.gov/mission_pages/aqua/index.html Metop-A launched on 19 October 2006 http://www.eumetsat.int/home/main/satellites/metop/index.htm?l=en 17
Polar-orbiting meteorologische Satelliten NOAA http://www.oso.noaa.gov/poes/ Envisat http://envisat.esa.int/ Metop/EPS: Initial Joint Polar System (IJPS) http://www.eumetsat.int/home/main/satellites/metop/index.htm?l=en ESA EOS-Terra Earth Explorer satellites http://www.nasa.gov/mission_pages/terra/index.html SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) launched EOS-Aqua on 2 Nov 2009 http://www.nasa.gov/mission_pages/aqua/index.html Metop-A launched on 19 October 2006 Courtesy: ESA AOES Medialab 18
Sensoren NOAA: AVHRR, AMSU Envisat (ERS-2): MERIS, AATSR (ATSR2), GOMOS (GOME), SCIAMACHY Metop: AVHRR, IASI, GOME-2, AMSU EOS-Terra: MODIS, MISR, CERES, (ASTER), (MOPITT) EOS-Aqua: MODIS, CERES, AMSU, AIRS 19
Anwendungsbeispiel: Wolkenhöhe/-wind Übersicht Multiview-Sensoren 20
Anwendungsbeispiel: Wolkenhöhe y P x P x P = (cross-track 0 wind component) y P = (height, zenith angles, along-track wind component) 21
Anwendungsbeispiel: Wolkenwind 22
Anwendungsbeispiel: Schnee Eumetsat Fellowship Projekt, 2004-2007 ETHZ - Institut für Geodäsie und Photogrammetrie MeteoSchweiz Ziel: verbesserte Schneeanalyse als Input für das operationelle Wettervorhersagemodell almo (= alpines Lokalmodell) der MeteoSchweiz Nutzen der neuen Spektralkanäle (vs. Meteosat-7) und der hohen zeitlichen Auflösung (vs. NOAA AVHRR) von MSG Assimilation der Schneedaten ins operationelle almo: a) 7 km, b) 2.2 km Operational processing chain: seit Okt 2005 Operational use in NWP model COSMO: seit Nov 2006 Ruijter, Seiz and Gruen (RSE, 2007) 23
Spectral classification clouds snow classification result: UTC:200403101057 white dark gray light gray black : snow : clouds : snow-free land : sea
Meteosat-8 (SEVIRI) vs. andere Sensoren Ruijter et al., 2007
Temporal classification? 26
Temporal classification? Use of high temporal resolution a) Temporal classification (image 2 images; 8 surrounding pixels) b) Reduction of cloud coverage by composite maps 27
Composite snow maps: Anwendungsbeispiel: Schnee reduces area that is obscured by clouds 1 image: 10-3-2004, 10:57 UTC 24-hour period: 9-3-2004 12:00 UTC - 10-3-2004 12:00 UTC spectral/temporal white dark gray light gray black spectral/temporal : snow : clouds : snow-free land : sea 28 Courtesy: Martijn De Ruijter de Wildt
Anwendungen MeteoSchweiz Eumetsat Satellite Application Facilities (SAF) Erweiterung der operationellen Eumetsat-Produkte 8 thematische SAFs dezentral MeteoSchweiz: - Climate-SAF (CM-SAF) http://www.eumetsat.int/home/main/satellites/groundnetwork/applicationgroundsegment/safs/index.htm?l=en 29
Ausblick Aktive Satellitensensoren: Calipso (Lidar), Cloudsat (Wolkenradar) gestartet am 28. April 2006 30 Courtesy: NASA
Cloudsat (Wolkenradar) 31 Courtesy: NASA/JPL/The Cooperative Institute for Research in the Atmosphere (CIRA), Colorado State University/NOAA
Cloudsat (Wolkenradar) 32 Courtesy: NASA/JPL/The Cooperative Institute for Research in the Atmosphere (CIRA), Colorado State University/NOAA
Ausblick Aktive Satellitensensoren: Calipso (Lidar), Cloudsat (Wolkenradar) gestartet am 28. April 2006 Meteosat Third Generation (MTG) 2 platforms, MTG-I (imager) and MTG-S (sounder) 3-axis-stabilised 10min (+ rapid scanning 2.5min) 500m+ resolution additional spectral channels launch in 2017 and 2019 Post-EPS (launch ~2020) ESA Earth Explorers (eg. ADM-Aeolus, EarthCare) and GMES Sentinels (in particular Sentinel-3, -4 and -5) Satellitenklimatologie Global Climate Observing System 33