MSG - Meteosat druhé generace

SEVIRI - základy interpretace jednotlivých spektrálních kanálů

Hlavní stránka družicového oddělení
Úvodní stránka družic MSG

číslo kanálu	označení kanálu	poznámka
1	VIS0.6	solární kanály
2	VIS0.8
3	NIR1.6
4	IR3.9	atmosférické okno
5	WV6.2	absorpce vodní páry
6	WV7.3	absorpce vodní páry
7	IR8.7	atmosférické okno
8	IR9.7	absorpce ozónu
9	IR10.8	atmosférické okno
10	IR12.0	atmosférické okno
11	IR13.4	absorpce CO2
12	HRV	solární kanál, vysoké rozlišení

Přístroj SEVIRI pořizuje snímky ve 12 spektrálních kanálech, jejichž standardní označení a číslování je uvedeno v tabulce. Název obsahuje centrální vlnovou délku daného kanálu v mikrometrech. Snímky mají v jedenácti spektrálních kanálech rozměr 3712x3712 pixelů (výjimkou je kanál HRV) a rozlišení 3 km na pixel v poddružicovém bodě. Kanál HRV má pak rozlišení třikrát lepší. Nová série snímků je kdispozici každých 15 minut. Informace o každém pixelu je 10-bitová a představuje hodnotu radiance zemského povrchu.

Jednotlivé kanály lze rozdělit do dvou skupin podle zdroje záření, které zachycují:

Kanály VIS0.6, VIS0.8, NIR1.6 a HRV leží v oblasti spektra, kde zcela dominuje odražené sluneční záření. Označují se proto jako solární kanály. Při zpracování jsou zaznamenané hodnoty radiance přepočteny na odrazivost zemského povrchu.
Naproti tomu kanály WV6.2, WV7.3, IR8.7, IR9.7, IR10.8, IR12.0 a IR13.4 leží v oblasti spektra, kde dominuje tepelné vyzařování Země. Proto se označují jako tepelné. Při zpracování jsou hodnoty radiance přepočteny na radiační teplotu.
Kanál IR3.9 leží na rozhraní obou skupin. V noci zachycuje pouze tepelné záření, ale přes den obsahuje také příspěvek záření slunečního. Obvykle se s ním formálně zachází jako s kanálem tepelným.

Skupinu tepelných kanálů je pak možné rozdělit následovně:

Kanály IR8.7, IR10.8 a IR12.0 ve kterých téměř nedochází k molekulární absorpci. Proto se označují jako atmosférická okna.
Kanály absorpce vodní páry WV6.2 a WV7.3
Kanál (částečné) absorpce ozónu IR9.7
Kanál (částečné) absorpce oxidu uhličitého IR13.4

Snímky v solárních kanálech VIS0.6 (vlevo nahoře), VIS0.8 (vpravo nahoře) a NIR1.6 (vlevo) převedených na odrazivost

V solárních kanálech je atmosféra pro záření průhledná, nedochází téměř k absorpci nebo rozptylu záření. Zachycen je tedy buď zemský povrch (či vodní hladina) nebo oblačnost.

Nejtmavší se v solárních kanálech jeví vodní hladina. Zemský povrch je světlejší, ale zde jsou mezi jednotlivými kanály významné rozdíly. Také záleží na tom, zda se jedná o holou půdu nebo povrch pokrytý vegetací, vegetace se obecně jeví tmavší. Holá půda je nejtmavší v 1. a nejsvětlejší ve 3. kanálu, zvláště si všimněte odstínu Sahary ve 3. kanálu. Vegetace v 1. kanálu je tmavá, k výraznému skoku v odrazivosti dochází ve 2. kanálu, ve 3. je opět o něco tmavší.

Největší odrazivost má oblačnost. Pokud jde o oblačnost tvořenou vodními kapkami, pak její odrazivost téměř nezávisí na vlnové délce, jen na její vertikální (a tudíž i optické) mohutnosti - skrz tenkou vrstvu oblačnosti můžeme vidět, co se nachází pod ní. Podobné je to s oblačností tvořenou ledovými krystalky v 1. a 2. kanálu, nelze ji odlišit od vodní oblačnosti. Zcela jiné je to v kanálu NIR1.6. Zde se led jeví velmi tmavý, pohlcuje téměř všechno dopadající záření.

Kanál HRV je jako jediný širokopásmový. Zachycuje záření z rozsahu vlnových délek přibližně 0,4 až 1,1 mikrometru. Vizuálně má nejblíže ke kanálu VIS0.8. Jeho přínos je však v jeho trojnásobně lepším rozlišení. Umožňuje tak sledovat mnohem detailněji vývoj oblačnosti.

V kanálech absorpce vodní páry není vidět zemský povrch. Záření z povrchu je v atmosféře absorbováno dříve, než dosáhne její horní hranice. Tato absorpce je silnější v kanálu WV6.2. V tomto kanálu vidíme pouze horní část troposféry, nejsilnější je signál z výšek 7 až 10 km. V kanálu WV7.3 je vidět do atmosféry hlouběji, nejsilnější je signál z výšek 4 až 6 km. Všimněte si, že atmosféra je ve výškách kolem 5 km (kanál WV7.3) znatelně teplejší než ve výškách kolem 8 km (kanál WV6.2).

Tyto kanály nám dávají informaci o celkovém obsahu vodní páry v atmosféře. Oblasti s nízkým obsahem vlhkosti jsou tmavší (teplejší; vidíme do nižších a tedy teplejších hladin atmosféry), oblasti s velkým obsahem vlhkosti světlejší (chladnější). Kromě toho můžeme na snímcích vidět oblačnost, která přesahuje hladinu, do které "vidíme". To v případě kanálu WV6.2 znamená jen nejvyšší ledovou oblačnost - cirry a bouřkovou oblačnost. V kanále WV7.3 kromě toho ještě část oblačnosti středního patra.

Zobrazené struktury navíc dobře korespondují s polem proudění v odpovídajících výškových hladinách, které je takto "zviditelněno".

Údaje z tepelných kanálů se přepočítávají na radiační teplotu. Je třeba upozornit, že radiační teplota nevypovídá nic o teplotě vzduchu. Zdrojem záření je především zemský povrch nebo horní hranice oblačnosti. Tyto vyzařující "povrchy" zdaleka nemusí být v tepelné rovnováze se svým okolím.

Za základní tepelný kanál lze považovat kanál IR10.8. V tomto kanálu totiž téměř nedochází k absorpci záření a radiační teploty spočtené z hodnot radiance v tomto kanálu nejlépe odpovídají skutečným teplotám povrchu respektive horní hranice oblačnosti. Bývá zvykem zobrazovat studené oblasti světle, teplé oblasti tmavě. Nejtmavší se proto jeví zemský povrch, jehož radiační teplota může v pouštních oblastech dosáhnout až 60°C. Oblačnost je zobrazena v různých odstínech šedé podle výšky, ve které se nalézá. Nízká oblačnost se svou radiační teplotou liší od zemského povrchu jen málo, přece jen však bývá chladnější. Vůbec nejchladnější (při zobrazení tedy jasně bílé) bývají vrcholové partie bouřkové oblačnosti.

V ostatních kanálech dochází k menší či větší molekulární absorpci. Absorbenty jsou především vodní pára a oxid uhličitý. Spočtené radiační teploty jsou pak nižší, neboť čím je "povrch" chladnější, tím méně vyzařuje a zde je část záření pohlcena v atmosféře. Výsledný snímek se pak jeví chladnější, než ve skutečnosti je. Na obrázku jsou pro porovnání tepelné kanály ve stejné barevné (přesněji černobílé) škále. Kanály IR8.7 a IR12.0 vypadají téměř stejně jako kanál IR10.8. Absorpce je zde jen malá. Pro interpretaci jsou však důležité právě tyto malé rozdíly.

Kanály IR9.7 a IR13.4 se jeví o poznání chladnější. To je dáno absorpcí ozónem (IR9.7) respektive oxidem uhličitým (IR13.4). Tyto plyny jsou však v atmosféře přítomny jen ve stopovém množství a tak je jimi pohlcena jen část záření. Na rozdíl od kanálů absorpce vodní páry můžeme vidět až na zemský povrch. Všimněte si v těchto kanálech takzvaného "limbového efektu": zemský disk se jeví nejchladnější na svém okraji. To je dáno tím, že paprsky na okraji zemského disku procházejí na cestě k družici atmosférou pod malým úhlem a urazí tak v atmosféře delší dráhu. Na delší dráze pak dochází k větší absorpci.

Kanál IR3.9 se jeví zdánlivě nejteplejší. To je však způsobeno odraženým slunečním zářením. Tyto snímky byly totiž pořízeny v poledne, kdy je Sluncem osvětlena celá polokoule natočená k družici. Rozdíl v radiační teplotě oproti kanálu IR10.8 může být desítky stupňů. Existuje však algoritmus, jak za využití radiačních teplot z kanálu IR10.8 oddělit v kanálu IR3.9 složku tepelnou od odražené sluneční. Studium této sluneční složky je mimořádně zajímavé, protože reflektivita oblačnosti v tomto kanálu je závislá na velikosti oblačných částic. Čím menší jsou částice, tím větší je jejich reflektivita. V noci vypadá tento kanál podobně jako kanál IR10.8. Má jen slabou absorpci oxidem uhličitým.