Satelit Cuaca

SATELIT CUACA
PENGINDERAAN JAUH SATELIT UNTUK LINGKUNGAN ATMOSFER
Meteorologi laut
Nov, 21-22/2014
M. Arif Zainul Fuad
Department of Marine Science
Brawijaya University
Materi : sesuai Buku Ajar
Bab I
Bab II
Bab III
BAB IV
BAB V
BAB VI
BAB VII
BAB VIII
BAB IX
BAB X
BAB XI
BAB XII
Atmosfer
Tekanan Udara
Suhu
Massa Udara
Sirkulasi Umum Atmosfer
Awan
Presipitasi, Jarak pandang, Kabut
Siklon tropis
Modifikasi Cuaca
Satelit Cuaca
Metode Observasi Cuaca
Peta dan Simbol Cuaca
Penginderaan Jauh Satelit untuk
Lingkungan Atmosfer
dicirikan oleh :
1.
arah orientasi analisis dari volume data satelit
meteorologi dalam jumlah yang besar.
2.
Skala observasinya mencakup skala global
maupun regional.
Skala global mengenai sirkulasi umum didalam sistem
atmosfer bumi,
Skala regional menekankan pada fenomena yang
terjadi pada wilayah yang kecill di bumi dengan jarak
10-100 km, seperti observasi badai tornado.
3.
Interval perekaman yg pendek :
ketersediaan data satelit dalam bentuk citra dan bukan
citra didapatkan pada interval waktu pendek,
memberikan tiga pendekatan :
a)
b)
c)
interpretasi visual atau dengan bantuan komputer
terhadap pola spasial citra dua dimensi
analisis matematis dengan pengukuran radiasi bukan
citra satu dimensi, untuk memperoleh parameterparameter meteorologi yang diperlukan
deteksi pola perubahan fenomena iklim dengan jalan
membandingkan data meteorologi satu dimensi atau dua
dimensi dengan faktor skala yang menuju pada aplikasi
penginderaan
Konsep Dasar inderaja
Asas Yang Melandasi Sistem Penginderaan Jauh
1.
Dasar-dasar energi elektromagnetik
E = h×v = h×
c
λ
Asas Yang Melandasi Sistem Inderaja
Asas Yang Melandasi Sistem Inderaja
2. Sumber Energi Elektromagnetik
Hukum Stefan Boltzman :
Setiap benda yang memiliki suhu diatas 0’ K ( -273’C) akan
mengeluarkan radiasi energi karena pergerakan Molekul.
Energi yg diradiasikan tergantung SUHU absolut, Emisifitas, dan λ
Asas Yang Melandasi Sistem Inderaja
3. Interaksi energi dengan atmosfer
a. Absorption and transmission
EM di serap sebagian oleh berbagai molekul atmosfer; O3, H2O, CO2
Tidak seluruh EM dapat masuk ke dalam atmosfer karena absropsi tersebut
Hanya beberapa daerah panjang gelombang tertentu :
Di daerah visible dan reflected infrared (0.4 – 2 μm= Optical remote sensors
3 daerah di thermal infrared (sekitar 3 μm , 5 μm dan 8- 14 μm)
Atmospheric transmission window
Asas Yang Melandasi Sistem Inderaja
b. Atmospheric Scattering (pembiasan oleh atmosfer)
Pembiasan oleh atmosfer karena partikel atau molekul gas
di atm. Merubah arah gelombang EM
Faktor faktor pembiasan :
λ, Jumlah partikel dan gas, jarak perjalanan radiasi di atm.
Ada 3 jenis pembiasan
1. Rayleigh Scattering
2. Mie Scattering
3. Non Selective Scattering
Pengelompokan Satelit Berdasarkan
Cara Mengorbitnya
1.
Satelit Geostasioner (geostationer satellite)
yaitu satelit-satelit yang tetap tinggal pada posisi yang tetap
diatas equator
hanya mampu merekam wilayah yang sama terus menerus
sepanjang hari dengan area liputan yang sangat luas
Contoh: satelite-satelit cuaca, seperti GOES dan GMS
2. Satelit Sinkron Matahari (sun-synchronuos satellite)
yaitu satelit-satelit yang mengorbit bumi dengan hampir
melewati kutub dan memotong arah rotasi bumi.
akan selalu berada di atas wilayah yang sama di permukaan
bumi, pada waktu lokal yang sama pula
Contoh : Landsat, SPOT, NOAA, JERS, MODIS, dll
Beberapa contoh satelit cuaca
1. TIROS-1
(Television & Infra-Red Observation Satellite ):
Satelit Amerika Serikat yang pertama mengorbit dan didesain khusus
untuk memotret dan memonitor kondisi di permukaan dan di atas bumi
diluncurkan pada 1April 1 1960.
Satelit TIROS-1 dalam orbitnya
pemotretan pertama, 1 April 1960
contoh satelit cuaca
2. GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite)
Merupakan jaringan global satelit cuaca yang ditempatkan dengan jarak ± 70°
bujur dan mengorbit pada ketinggian ± 36.000 km.
GOES meng-indera seluruh belahan bumi, sehingga frekuensi ulangnya hanya
dibatasi oleh waktu yang diperlukan untuk ‘memotret’ dan mengirimkan gambar
Citra GOES dibuat 2x tiap jam, pada;
1. Saluran tampak (0,55-0,7 µm)
bekerja selama siang hari
2. Saluran infrared thermal (0,55-0,7 µm)
bekerja pada siang dan malam hari
Sampai saat ini GOES telah memiliki seri sampai sebelas
contoh satelit cuaca
No
Kanal
1
2
3
4
Panjang gelombang (µm)
0.58 – 0.68
(wilayah spektrum sinar tampak)
3.9
6.7
12
Kegunaan
Deteksi distribusi awan
secara global
Deteksi kebakaran hutan
Deteksin penguapan air
Deteksi gumpalan awan
contoh satelit cuaca
3. Satelit NOAA/AVHRR (National Oceanic and Atmospheric
Administration)
NOAA/AVHRR merupakan pengembangan dari satelit cuaca
TIROS. Melintas bumi melewati kutub utara dan kutub selatan
bumi (Polar Orbital Satellite) dan memantau setengah luas
wilayah Indonesia (P= 2997 km, L= 5106 km).
Dua arah lintasan NOAA :
1) Ascending : bergerak dari Selatan ke Utara pada orbitnya
disatu sisi bumi (sore)
2) Descending : bergerak dari Utara ke Selatan pada sisi bumi
yang lain (pagi)
Data observasi dari satelit NOAA menyajikan liputan harian
(spektrum tampak) dan 2x sehari (infrared thermal)
contoh satelit cuaca
Seri-seri dari satelit NOAA dioperasikan oleh negara
Amerika Serikat, dimana masing-masingnya membawa
sensor AVHRR (the Advanced Very High Resolution
Radiometer).
Sensor ini dapat mengoleksi data global secara harian
untuk aplikasi di daratan, laut dan atmosfer.
Aplikasi umum :
deteksi kebakaran hutan, analisa vegetasi, analisa dan
peramalan cuaca, penelitian dan prediksi klimatologi,
pengukuran suhu permukaan laut global, penelitian
dinamika lautan dan kegunaan dalam SAR (search and
rescue)
contoh satelit cuaca
contoh satelit cuaca
4. Satelit NIMBUS
Sensor dari satelit ini terdiri dari berbagai radiometer
termal multi saluran dan radiometer gelombang mikro.
Kebanyakan saluran yang digunakan dengan spektrum
yang sangat sempit untuk mempertajam deteksi beda
pantulan air.
digunakan dalam pemetaan:
es di laut, suhu vertikal, distribusi global CO, sifat khas
spektral timbunan es, konsentrasi aerosol, O3, H2O, NO2 dan
HNO3.
contoh satelit cuaca
5.
Satelit Terra/Aqua-MODIS
(Moderate Resolution Imaging
Spectroradiometer)
Terra (EOS AM-1), yang diluncurkan pada 18 Desember
1999, dan
Aqua (EOS PM-1) (pictured right), yang diluncurkan pada 4
Mei 2002.
MODIS meng-observasi hampir semua permukaan bumi
setip harinya.
Data diperoleh melalui spektrum kanal sejumlah 36 kanal
dengan daerah sapuan mencapai 2330 km.
Data MODIS menyajikan dinamika global yang terjadi
didaratan, lautan dan dibawah atmosfer.
contoh satelit cuaca
Pembentukan awan spiral yang dideteksi
dengan satelit MODIS dengan covered area
700 km
Indonesia ?
Palapa 1, 2, B , Telkom
INASAT-1 (2006)
LAPAN -TUBSAT (2007)
LAPAN A-2 : Uji getaran, Agst 2012
Aplikasi Satelit Cuaca
1. Klasifikasi awan
Citra satelit merekam pola awan, dari pola itu dapat
menyusun struktur tiga dimensi tentang bidang tekanan dan
angin. Hal ini memakai empat faktor.
a) awan merupakan nada dari kondisi stabil di atmosfer.
langit yang bebas awan diasosiasikan dengan kondisi antisiklonik
atau pengaruh dari udara kontinentel yang sangat kering,
mendung pada wilayah yang luas menunjukkan ketidakstabilan.
b) gerakan relatif scr vertikal atau horisontal di troposfer
dapat mempengaruhi pola awan;
gerakan horisontal kecil diasosiasikan dengan pola awan
berbentuk sel, bercak (mottling)
gerakan vertikal kuat ditunjukkan dengan sel awan atau garisgaris awan memanjang.
Aplikasi Satelit Cuaca
c) awan yang berlapis kompleks dan kuat seringkali
dihasilkan sepanjang wilayah yang berhubungan dan
bercampur antara alur-alur udara yang memiliki
temperatur berbeda dan atau karakteristik
kelembapan.
Bila awan pada level berbeda dapat dibedakan maka
variasi arah dan kecepatan aliran udara pada level
berbeda di troposfer dapat dideteksi.
d) modifikasi di dalam massa udara dan alur udara
disebabkan oleh adanya topografi, dasar sehingga
membuat perbedaan dalam pola awan diatas
permukaan darat dan laut
Aplikasi Satelit Cuaca
2. Estimasi Hujan
Citra satelit tampak dan inframerah termal dari awan merupakan alat
untuk memprakirakan hujan.
asumsi : kecerahan awan tinggi yang diamati pada citra umumnya
tampak menunjukkan probabilitas hujan lebih besar dan temperatur
puncak awan rendah, deteksi dari citra inframerah juga
berartikemungkinan hujan yang lebih besar.
Metode penaksiran hujan menggunakan citra tampak atau
inframerah dikelompokkan menjadi dua;
(1) metode indeks awan tidak tergantung waktu,
Metode indeks awan memerlukan identifikasi tipe awan dan luas untuk
menaksir jumlah hujan, mengasumsikan intensitas atau probabilitas hujan
tertentu berasosiasi dengan setiap tipe awan.
(2) metode riwayat hidup (life history) tergantung waktu.
Aplikasi Satelit Cuaca
3. Prediksi Badai
fenomena cuaca skala Meso (menengah) seperti tornado,
hujan badai lebat, hujan es disertai angin ribut, angin ribut
atau topan.
hujan badai lebat sering terbentuk dalam garis awan lurus
atau garis awan berbentuk lengkung.
terjadinya cuaca hebat seperti tornado, angin tinggi dan
hujan es dilapangan sangat berkorelasi dengan tingkat
peekembangan vertikal dan suhu puncak awan yang
menunjukkan kenaikan intensitas konveksi.
elemen cuaca hebat cenderung memiliki temperatur puncak
awan minimum dingin dan tingkat pertambahan besar.
Aplikasi Satelit Cuaca
4. Analisis dan Prakiraan Cuaca
Analisis perkembangan cuaca dari waktu ke waktu
Terima Kasih
Minggu depan :
Metode Observasi Cuaca