final - b

PEROLEHAN & PENYEDIAAN
DATA SATELIT SUOMI NPP
UNTUK SAINS ATMOSFER
Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh
LAPAN
2014
Perolehan dan Penyediaan
Data Satelit Resolusi Rendah
• Penyediaan Data Resolusi Rendah oleh LAPAN
(UU 21/2013 ttg Keantariksaan, Pasal 15 s/d 22).
• Beberapa isu penting dalam data resolusi rendah:
 Ketelitian Produk Data;
 Kecepatan Penyediaan Produk Data;
 Aksesibilitas;
 Gap dg produk data yg dipublikasi NOAA.
• Pengolahan data diarahkan berbasis open source.
• Updating SW pengolahan data adalah penting.
• Interaksi kontinyu antara data provider dg users
diperlukan untuk menjawab isu-isu penting tsb.
• Akuisisi data Suomi NPP sejak 2012, produk data
(VIIRS) mulai akhir 2013.
DATA SATELIT SUOMI NPP
UNTUK SAINS ATMOSFER
Erna Sri Adiningsih
Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh
LAPAN
2014
Outline
• Overview satelit NOAA, TERRA, AQUA, Suomi NPP
• Instrumen Suomi NPP & Produk Data untuk Kajian
Sains Atmosfer:
1. Advanced Technology Microwave Sounder (ATMS)
2. Visible/Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS)
3. Cross-track Infrared Sounder (CrIS)
4. Ozone Mapping Profiler Suite (OMPS)
5. Clouds and the Earth's Radiant Energy System
(CERES)
• Perbandingan beberapa produk data S-NPP dg
produk data MODIS dan NOAA untuk sains atmosfer.
Overview satelit NOAA, TERRA,
AQUA, dan Suomi NPP
• Satelit Suomi National Polar-Orbiting Partnership (NPP) milik AS
diluncurkan pada 28 Oktober 2011, didisain utk lifetime 7 tahun.
• Merupakan penerus satelit NOAA, DMSP-OLS (meteorologi utk
pertahanan militer), dan EOS (Terra & Aqua).
• NPP-VIIRS memiliki kemampuan sama dg MODIS, tetapi dg cakupan
lebih lebar (3,000 vs 2,330 km) dan resolusi spasial yg lebih tinggi
khususnya pd bagian tepi cakupan.
• NPP-VIIRS memiliki day/night band (DNB) yg sangat peka terhadap
cahaya tampak pd malam hari dg intensitas sangat rendah seperti yg
dihasilkan dari pantulan cahaya bulan ke awan-awan rendah, kabut,
debu, sebaran abu, dan tutupan salju.
• NPP-VIIRS dapat mendeteksi emisi cahaya dari kota, kapal, nyala api
kilang minyak, dan kilatan petir.
• Satelit Suomi NPP melintasi ekuator pada pukul 01:30 dan 13:30
waktu setempat, serta meliput seluruh bumi dua kali sehari.
• Di masa y.a.d satelit Suomi NPP merupakan bagian dari konstalasi
satelit Joint Polar Satellite System (JPSS).
Instrumen Satelit Suomi NPP
1. Advanced Technology Microwave Sounder (ATMS), 22 kanal, memberikan
data tentang profil suhu dan kelembaban atmosfer (utk prediksi cuaca & iklim).
2. Visible/Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS), berupa scanning
radiometer, menghasilkan citra dan hasil pengukuran pada kanal tampak dan infra
merah dari permukaan bumi (daratan, atmosfer, kriosfer, dan lautan). Data VIIRS
digunakan untuk mengukur sifat-sifat awan dan aerosol, ocean color, suhu
permukaan laut dan daratan, gerakan dan suhu lapisan es, kebakaran
hutan/lahan & albedo Bumi.
3. Cross-track Infrared Sounder (CrIS) berupa Fourier transform spectrometer
dengan 1305 kanal spektral yg menghasilkan profil atmosfer 3-dimensi beresolusi
tinggi utk suhu, tekanan, dan kelembaban atmosfer (utk model prediksi cuaca).
4. Ozone Mapping Profiler Suite (OMPS) terdiri dari dua instrumen hiperspektral,
ditambah dengan rekaman data 25 tahun untuk total-ozon dan profil ozone.
Rekaman data ozon dapat digunakan untuk kajian kondisi lapisan ozon. Resolusi
vertikal produk data OMPS memungkinkan utk pengujian dan pemantauan proses
kimiawi yg kompleks dalam perusakan ozon dekat troposfer.
5. Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES) berupa radiometer
tiga-kanal, mengukur radiasi yang dipantulkan matahari dan diemisikan bumi
pada puncak atmosfer ke permukaan bumi. Gabungan sensor ini dengan sensorsensor lainnya juga mampu mengukur karakterisktik awan a.l. jumlah, ketinggian,
ketebalan, ukuran partikel, dan fase awan.
VIIRS
• Cross-track scanning radiometer
• Lebar cakupan (swath) ~3000 km
(MODIS ~ 2330 km)
• Lifetime: 7 tahun
• 22 kanal (412-12,016 nm)
– 16 adalah kanal M dg resolusi
0.742 x 0.776 km pd nadir
– Aerosol diperoleh dari kanal M
• High signal-to-noise ratio (SNR):
– M1-M7: ~200-400
– M8-M11: ~10-300
• Akurasi radiometrik mutlak: 2%
• Single look
• Tanpa polarisasi
• Resolusi spasial: 750 m & 375 m
Band/
kanal
M1*
M2*
M3*
M4*
M5*
M6
M7*
M8
M9
M10
M11
M12
M13
M14
M15
M16
Panjang
Gelombang
(nm)
412
445
488
555
672
746
865
1,240
1,378
1,610
2,250
3,700
4,050
8,550
10,763
12,016
Bandwidth Aplikasi
(nm)
Utama
20
14
19
21
20
15
39
27
15
59
47
191
163
323
989
864
*gain dobel, L: land, O: ocean
L
L
L, O
O
L, O
O
O, L
O, L
L
O, L
L, O
L
L, O
O
7
VIIRS (Visible Infrared Imaging
Radiometer Suite)
• NPP - VIIRS memperluas dan memperbaiki kemampuan
pengukuran yang telah dicapai oleh instrumen NOAA - Advanced
Very High Resolution Radiometer (AVHRR) dan EOS (Aqua/Terra) Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS).
• Cakupan spektral sensor VIIRS menghasilkan produk data yang
mirip dengan SeaWiFS (misalnya data SST) dan produk MODIS
standar.
• Seperti data SST dari SeaWIFS & MODIS, data SST dari VIIRS
dapat meliput seluruh permukaan bumi setiap 2 hari.
Produk VIIRS (LAPAN):
Aerosol Optical Thickness (AOT)
Aerosol Optical Thickness (AOT)
•
Aerosol Optical Thickness (AOT): derajat hambatan transmisi cahaya
matahari oleh aerosol melalui serapan atau bauran cahaya.
•
Ketebalan atau kedalaman AOT (t) adalah koefisien peredaman/
pemadaman pada suatu kolom atmosfer vertikal pada satuan lintasan
horisontal. Koefisien pemadaman merupakan penipisan fraksional dari
radiansi per satuan panjang lintasan (disebut juga dg atenuasi pada
frekuensi atau sinyal radar).
Pemanfaatan data AOT:
1. Atmospheric correction of remotely sensed surface features
2. Kualitas udara
3. (Pemantauan sumber dan rosot dari aerosol
4. Kesehatan dan lingkungan
5. Pemantauan letusan gunung berapi dan kebakaran hutan
6. Neraca Radiasi Bumi
7. Model Transfer Radiatif
8. Perubahan iklim.
•
Perbandingan
Produk AOT
dari VIIRS &
MODIS
Sumber: NASA
Produk VIIRS:
Cloud Mask
Cloud Mask
• Tujuan utama penggunaan data Cloud Mask adalah
untuk mengidentifikasi scene data satelit yang
terhalang/tertutup awan dan aerosol tebal, sehingga
pengolahan data untuk menghasilkan informasi
permukaan daratan, lautan, dan atmosfer harus
memperhitungan jumlah awan dan aerosol tebal yang
menutupi.
Produk VIIRS:
Sea Surface Temperature
NPP VIIRS
Image Credit: NASA'S Earth Observatory
NPP VIIRS: Penyebaran Partikel Debu dari Gurun Sahara Afrika
Melintasi Samudera Atlantik (ratusan juta ton / tahun)
ATMS (Advanced Technology
Microwave Sounder)
• Sounder microwave dg 22 kanal
• Mengukur profil suhu dan kelembaban atmosfer dg
gelombang mikro pasif
• Resolusi spasial rendah, tetapi dapat menembus awan
• Resolusi horisontal 35 km, vertikal 3 km
• Kisaran frekuensi 23-183 GHz
• Perbaikan produk presipitasi ATMS dibandingkan
AMSU (pada NOAA)
Produk ATMS
Global Brightness Temperature - Kanal 2
20 Desember 2011
Sumber: NOAA
Produk ATMS
Global Cloud Liquid Water
mm
20 Desember 2011
Sumber: NOAA
Perbandingan Produk ATMS, AMSU, MM5
Sumber: Surussavadee & Stelin (2012)
Perbandingan Produk ATMS, AMSU, MM5
Sumber: Surussavadee & Stelin (2012)
CrIS (Cross-track Infrared
Sounder)
• Pengukuran profil atmosfer dengan infra merah pasif
• Resolusi spasial yang tinggi, tetapi tidak tembus
awan
• Resolusi horisontal 15 km, vertikal 1 km
• Produk CrIS merupakan kelanjutan dari AIRS, tetapi
dengan tingkat noise pada data CrIS yang lebih
rendah dibandingkan pada AIRS (signal-to-noise yg
sangat baik) sehingga kualitas data lebih baik.
• Produk CrIS merupakan pelengkap dari produk
OMPS, yaitu dg pengukuran ozon pd malam hari,
ozon kutub pd musim dingin, dan ozon troposfer.
Produk OMPS & CrIS
Total Ozon dari OMPS
Total Ozon dari CrIS
Sumber: L. Flynn, NOAA/NESDIS (2012)
OMPS (Ozone Mapping
Profile Suite)
• OMPS SDR (Sensor Data Record) menghasilkan
data profil ozon pd ketinggian 30, 10, 5, 2, 1 hPa
(hectopascal atau millibar)
• Data ozone mixing ratio pd ketinggian 30, 10, 5, 2,
1 hPa
• Perbandingan produk OMPS dg NOAA: data ozon
dari OMPS lebih rinci secara spasial, tetapi
nilainya sedikit lebih rendah daripada ozon dari
NOAA.
Perbandingan Peta Ozon Global
dari Produk OMPS & NOAA
Perbandingan Peta Ozon Global dari
Produk OMPS & NOAA
Perbandingan Peta Ozon Global
dari Produk OMPS & NOAA
Perbandingan Peta Ozon Global
dari Produk OMPS & NOAA
Perbandingan Peta Ozon Global
dari Produk OMPS & NOAA
Perbandingan Peta Ozon Global
dari Produk OMPS & NOAA
CERES (Clouds and the Earth's Radiant
Energy System)
• Merupakan scanning
radiometer dengan 3 kanal yg
mengukur sinar matahari
pantulan dan radiasi yang
diemisikan di puncak atmosfer
ke permukaan bumi.
• Bekerja pd l 0.3 & >100 um.
• NPP-CERES kelanjutan dari
instrumen yang telah
dioperasikan pada satelit
Tropical Rainfall Measuring
Mission (TRMM) yang
diluncurkan pada November
1997 dan dilanjutkan pada
satelit EOS Terra & Aqua
pada Desember 1999 & Mei
2002.
• Contoh produk Level 2 
Sumber: NASA
Akses Data CERES
• EBAF-TOA CMIP5 Data
Ketersediaan data: 03/2000 s/d 08/2014
Ada 5 variabel data dari CERES EBAF-TOA:
• TOA Outgoing Longwave Radiation (rlut)
• TOA Outgoing Clear-Sky Longwave Radiation (rlutcs)
• TOA Incident Shortwave Radiation (rsdt)
• TOA Outgoing Shortwave Radiation (rsut)
• TOA Outgoing Clear-Sky Shortwave Radiation (rsutcs)
Sumber data saat ini: http://ceres.larc.nasa.gov/
• Kebutuhan ke depan? Data near real time?