L'ús de dades de satèl·lits en el seguiment del clima a escala global i regional

L’ÚS DE DADES DE SATÈL LITS EN EL SEGUIMENTL’ÚS DE DADES DE SATÈL·LITS EN EL SEGUIMENT
DEL CLIMA A ESCALA GLOBAL I REGIONAL
Jordi Cunillera i Grañó - Unitat de Canvi Climàtic , Servei Meteorològic de Catalunya, g y
Barcelona, 19 de Setembre de 2013
1

ÍndexÍndex
1. Introducció
2. Seguiment del clima a escala global
3. Seguiment del clima a escala regional
2
Seminari “Observació de la Terra i Clima”
Institut Cartogràfic de Catalunya , 19 de Setembre de 2013

Introducció
TEMPS (atmosfèric)
Estat de l’atmosfera a un lloc determinat i en un moment determinat, definit a partir dels
l d’ it d i bl (T P U t t t d l l i ibilit t t )valors d’un seguit de variables (T, P, U, vent, estat del cel, visibilitat, meteors, ...).
L’atmosfera i els fenòmens que hi esdevenen són estudiats per la Meteorologia.
CLIMA
Estat mitjà de l’atmosfera a una zona del territori i per un període llarg de temps, definit
a partir d’estadístics d’algunes variables que defineixen el temps d’aquesta zona.
El ti d li t t t l l t ó t di t l Cli t l iEls tipus de clima presents a tot el planeta són estudiats per la Climatologia.
DIFERÈNCIA FONAMENTAL:
L’ESCALA TEMPORAL DELS CANVIS DEL TEMPS I DEL CLIMA
3

Introducció
Com es fa el seguiment? , com s’estudia l’evolució?
A més de les observacions i les mesures instrumentals, és bàsic l’ús dels models
è i Hi h dif è i i t t ò t l d l t lò i i lnumèrics. Hi ha diferències importants, però, entre els models meteorològics i els
models climàtics:
- la resolució espacial dels models;
- l’horitzó temporal dels resultats;
Atmosfera Hidrosfera Criosfera
Litosfera Biosfera
l horitzó temporal dels resultats;
- la “física” dels models.
Interaccions
4

Introducció
Requeriments per a l’ús de dades de satèl·lits
a) Meteorologiaa) Meteorologia
► millor resolució temporal que espacial;
► mesures al VIS, a l’IR (proper i tèrmic) i a MW;
► disponibilitat de la informació en “temps real”;
► garantia de futur del satèl·lit.
Seguiment de la situació meteorològica, elaboració
de productes meteorològics (vent, nuvolositat,
precipitació, temperatura a diferents nivells de
l’atmosfera, contingut d’ozó, ...), assimilació de dadesg )
als models numèrics de predicció meteorològica,
altres (estat de la vegetació, seguiment d’incendis
forestals, etc.).
5

Introducció
Requeriments per a l’ús de dades de satèl·lits
b) Climatologia
05/1996 05/1999 05/2001
b) Climatologia
► sèrie llarga i contínua d’imatges;
► algorismes de càlcul similars i ben calibrats;
► imatges ben georeferenciades;
► NO: “temps real”, resolució temporal - espacial.
Elaboració de productes climàtics (albedo superficial,
precipitació, nuvolositat, temperatura mitjana de la
superfície, contingut dels GEH a l’atmosfera, nivell
del mar, ...), assimilació de dades a les reanàlisis,)
altres (usos del sòl, superfície coberta de neu/gel,
erosió del litoral, etc.).
6

Seguiment del clima a escala global
7

Observacions en superfície (~ 11.000 ests.) Observacions en altura (~ 1.300 radiosondatges)
Observacions marítimes (~4.000 vaixells + ~1.200 boies) Observacions des d’avions (~ 3.000 avions)
8

Observació amb satèl·lits:Observació amb satèl·lits:
● 20 geoestacionaris
● 99 helisosíncrons
(WMO Global Observing System)
Grans avantatges:
► Informació d’una “gran” zona del planeta► Informació d una gran zona del planeta.
► Mesura quasi-simultània de tota la zona observada.
9

Observacions de satèl·lit i Canvi climàtic
Els canvis en l’evolució del clima es poden apreciarEls canvis en l evolució del clima es poden apreciar
a partir de sèries llargues de dades.
Els satèl·lits proporcionen observacions addicionals
d’aquest possible canvi climàtic, però s’han
d’ l j t t b l b i é
AR4 – IPCC (2007)
d’avaluar conjuntament amb les observacions més
“tradicionals” fetes en superfície i/o a partir de les
radiosondes.
Per a moltes variables derivades de dades de
TOPEX/Poseidon satellite
Per a moltes variables derivades de dades de
satèl·lit, només es disposa d’informació del període
1979-2012 (com a màxim).
Apareix el problema de l’homogeneïtat d’una sèrie
d d d t ïd ti d dif t f tde dades construïda a partir de diferents fonts
d’informació, especialment a l’hora de donar valors
mitjans globals.
Jason satellite
AR4 – IPCC (2007)
10

AR4 IPCC (2007)
Composició de l’atmosfera
AR4 – IPCC (2007)
Cada vegada hi ha més i millor informació de la
concentració dels GEH a l‘atmosfera (i en general
dels diferents components atmosfèrics) a partir de
d d d tèl lit A l’AR5 d l’IPCC ( t à
Satèl·lit
dades de satèl·lit. A l’AR5 de l’IPCC (es presentarà
properament) hi apareix força documentació
analitzada.
Els aerosols juguen un paper molt important en el
balanç radiatiu, i la informació obtinguda a partir de
satèl·lits és fonamental per conèixer bé la seva
distribució a tota l’atmosfera (exemple: espessor
òptica d’aerosols amb imatges MODIS)
Model
òptica d aerosols amb imatges MODIS).
11
AR4 – IPCC (2007)

Temperatura
Diferent ús de dades de satèl·lit segons s’estudiï la
SST - MAIG
Tendència mitjana (1979-2009) de la T en altura
a la zona equatorial (10 N – 10 S)
Diferent ús de dades de satèl lit segons s estudiï la
T de l’aire en superfície (pràcticament gens), la T
de la superfície del mar (molt) o la T de l’aire en
altura (molt).
S’h d’ lit l’h ït t d l è i
mín màx
S’ha d’analitzar l’homogeneïtat de les sèries quan
s’ajunten dades instrumentals “tradicionals” amb
dades de satèl·lit.
● Exemple de sèries temporals de SST:
Fomt: MODIS Land Rapid Response Team, NASA Goddard Space Flight Center
Exemple de sèries temporals de SST:
AVHRR: març 1981 – actualitat
(A)ATSR: agost 1991 – març 2012
● Exemple de sèries temporals de T en altura:p p
(A)MSU: ~ 1979 – actualitat
(dades de radiosondes des de 1958)
Fomt: http://www arl noaa gov/Review/Presentations/Free ClimatePartI pdf
12
Fomt: http://www.arl.noaa.gov/Review/Presentations/Free_ClimatePartI.pdf

P i it ió N l it t
Precipitació mitjana anual (mm/dia) - 1979 / 2006
Precipitació – Nuvolositat
Ús de dades de satèl·lit especialment per a la
mesura de la precipitació damunt dels
oceans (GPCP).
Nuvolositat total mitjana al planeta (blau) i entre
15 N – 15 S (vermell) - 1983 / 2010oceans (GPCP).
Diferents estudis demostren discrepàncies
entre les sèries d’observacions terrestres de
nuvolositat i les sèries obtingudes amb dades
d tèl lit (ISCCP) d téde satèl·lit (ISCCP), de manera que es manté
el nivell baix de confiança amb els resultats
de la tendència global de la nuvolositat.
Fomt: GPCP, http://precip.gsfc.nasa.gov/index.html
Fomt: https://climatedataguide.ucar.edu/climate-data/isccp-international-satellite-cloud-climatology-project
13

Seguiment del clima a escala regional
Assimilació de dades als models numèrics
La definició de les condicions inicials (anàlisi) és un punt essencial a l’hora d’executar un model
numèric (especialment un model numèric de pronòstic meteorològic). A més de les observacions
fetes en superfície (EMA, radiosondatges, boies, ...), és bàsic disposar d’informació obtinguda
per teledetecció (satèl·lits, radars, ...) info. quasi-simultània de tota la zona d’interès
A l’SMC s’estan assimilant operativament les dades del MSG (5 canals):A l SMC s estan assimilant operativament les dades del MSG (5 canals):
C1 (VIS0.6) 0.56 – 0.71 µm
C4 (IR3.9) 3.48 – 4.36 µm
C5 (WV6.2) 5.35 – 7.15 µm Anàlisi 3D de núvols i d’humitat
C9 (IR10.8) 9.80 – 11.80 µm
C10 (IR12.0) 11.00 – 13.00 µm
Conjuntament amb les altres dades assimilades, els estudis fets demostren una millora delsj ,
resultats especialment les primeres 6 – 12 hores de l’horitzó de prognosi.
Aplicació meteorològica, no climàtica.
14

Control (MM5) LAPS - MM5
Cas d’estudi
13/09/2006
to + 1 h
to + 2 ho
15

M d l WRF WRF APS
Operatiu
18/09/2013
Model WRF WRF + LAPS
HR i Vent
to + 3 h
PPT acum.
t + 3 h / t + 6 hto + 3 h / to + 6 h
16

Reanàlisis
S’ha comentat que per obtenir un bon pronòstic és necessari disposar d’una bona anàlisi (to,
condicions inicials). “Problema”: les simulacions operatives sovint no disposen de tota lacondicions inicials). Problema : les simulacions operatives sovint no disposen de tota la
informació necessària per obtenir la millor anàlisi possible.
Una vegada es disposa de tota la informació, es torna a executar el model numèric i s’obté la
millor simulació possible de l’estat de l’atmosfera. Aquest procés es fa per un període llarg de
t ( à i dè d ) d ’ l b b d d d b t t l i f iótemps (vàries dècades), de manera que s’elabora un banc de dades amb tota la informació que
proporciona el model numèric (amb l’avantatge de tenir aquest resultats en forma de matrius
tridimensionals).
Aquestes reanàlisis són força útils per estudiar una situació meteorològica passada i per avaluarAquestes reanàlisis són força útils per estudiar una situació meteorològica passada i per avaluar
la bondat dels models climàtics (comparant els resultats del model climàtic per un període
passat amb els resultats de les reanàlisis per al mateix període).
Exemples:
ERA-40 (ECMWF Re-Analysis 40 years) : 1957 – 2001 (cada 6 h)
ERA-Interim (ECMWF Re-Analysis operatiu) : 1979 – actualitat (cada 6 h)
NCEP/NCAR Reanalysis : 1948 – actualitat (cada 6 h)
17

Millor definició dels usos del sòl
Càlcul més acurat de propietats físiques
de la superfície (albedo, emissivitat,
rugositat, inèrcia tèrmica, ...)
CORINE Land Cover Map
Millors resultats del model
numèric
CORINE Land Cover Map
18

bias.
19

Cas d’estudi:
Nevada del
08/03/201008/03/2010
Imatge MODIS abans
del 08/03/10
Imatge MODIS
després del 08/03/10
Precipitació diària
segons EMA
Gruix de neu segons
EMA + observacions
20

Unitat de Canvi Climàtic - Àrea de Climatologia - SMC
Moltes gràcies per la vostra atenció !!
A/e: jcunillera@meteo.cat
http://www.meteo.cat
21

L'ús de dades de satèl·lits en el seguiment del clima a escala global i regional

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

En vedette

En vedette (9)

Similaire à L'ús de dades de satèl·lits en el seguiment del clima a escala global i regional

Similaire à L'ús de dades de satèl·lits en el seguiment del clima a escala global i regional (15)

Plus de Institut Cartogràfic de Catalunya

Plus de Institut Cartogràfic de Catalunya (20)

L'ús de dades de satèl·lits en el seguiment del clima a escala global i regional