Défi d’analyse – Partie 1 :
Une intense tempête au début du printemps s'est déplacée dans les plaines centrales du 13 au 15 mars 2019, produisant des pluies et des chutes de neige généralisées dans les plaines du nord et du centre et dans le haut Midwest. La combinaison d'importantes précipitations et d'un réchauffement avant la tempête sur les zones déjà couvertes de neige épaisse et de sol gelé a entraîné une fonte des neiges, une forte crue et des inondations rapides. Les précipitations se sont finalement transformées en neige alors que l'air arctique se déplaçait vers le sud sur la face arrière plus froide de la tempête.
Voir la boucle d'image visible GOES-16 0,64 micromètre suivante.
Quelles fonctionnalités pouvez-vous identifier avec confiance dans cette animation ? Sélectionner tout ce qui s'y rapporte.
Les bonnes réponses sont c, d, e, f et g.
Bien que de nombreux éléments répertoriés puissent être reconnaissables dans l'image, il peut être difficile de délimiter clairement certaines caractéristiques telles que des nuages sur la couverture de neige. La végétation dormante et verte serait très difficile à identifier en utilisant uniquement la bande visible de 0,64 µm car elle n'est pas particulièrement sensible à la lumière solaire réfléchie par la chlorophylle. Pour identifier et évaluer la végétation, nous voudrions utiliser la bande « végétale « proche infrarouge de 0,86 μm.
Les nuages et la couverture de neige sont réfléchissants à la longueur d'onde visible de 0,64 µm et se distinguent de la plupart des couvertures terrestres et des surfaces d'eau. Alors que l'animation peut aider à mettre en évidence les mouvements associés au déplacement des nuages sur la couverture de neige, les distinguer peut être un défi étant donné les réflectances similaires de la neige et de la couverture nuageuse. La couverture nuageuse basse telle que le brouillard et les stratus bas sont plus difficiles à identifier car ils peuvent ne pas projeter beaucoup d'ombre sur la surface en dessous et se déplacent souvent plus lentement que la couverture nuageuse plus élevée.
Défi d’analyse – Deuxième partie :
Regardez maintenant les deux animations suivantes montrant les produits RVB GeoColor sol-nuage de jour. Utilisez-les pour affiner votre analyse de la partie I.
Quelles caractéristiques apparaissent dans les animations ? Faites glisser et déposer une entité de la liste pour qu’elle corresponde à l’entité correspondante dans l’image GeoColor. Vous pouvez réutiliser une étiquette plusieurs fois.
Les bonnes réponses sont indiquées dans l'image annotée.
Comparez le produit RVB GeoColor avec le produit RVB sol-nuage de jour et les fonctionnalités identifiées. Prenez note que par rapport à l'imagerie visible à bande unique, les produits RVB améliorent notre capacité à analyser et rehausser les caractéristiques du sol et des nuages.
Le RVB GeoColor (à gauche) simule l'imagerie en True-Color pour les satellites GOES-R puisque l'imageur ABI n'a pas de bande visible "verte". Pour ce faire, il utilise deux bandes visibles (les bandes bleue et rouge), la bande végétale de 0,86 µm et les informations de corrélation de bande des imageurs Himawari AHI et JPSS VIIRS, qui ont tous deux une bande visible verte. Le RVB GeoColor produit une vue plus intuitive similaire à la façon dont les yeux humains verraient une scène. La végétation et d'autres caractéristiques de surface prennent différentes nuances de brun et de vert. Le débordement de l’eau associée aux rivières gonflées au-dessus du Nebraska à la suite de la fonte des neiges récente apparaît plus sombre. Une surface enneigée et une couverture nuageuse apparaissent dans des tons similaires de blanc et de gris. De plus, l'animation indique que la fonte des neiges a lieu sur une bande s'étendant du centre-sud au nord-est du Nebraska.
Le produit RVB sol-nuage de jour (à droite) offre une vue différente de la surface du sol et de la couverture nuageuse. Ici, la composante rouge du RVB est attribuée à la bande de 1,6 µm pour la neige/glace. La bande de 1,6 µm permet au RVB de tirer parti d'une différence relativement importante entre les composantes énergétiques réfléchies des particules d'eau et de glace (nuage d'eau par rapport à un nuage de glace ou au niveau du sol une surface de neige par rapport à une surface de glace). Les gouttelettes d'eau dans les nuages sont réfléchissantes tandis que la glace absorbe l'énergie solaire à cette longueur d'onde et apparaît plus sombre (nuances de couleur cyan dans le RVB). Cela nous permet de différencier les nuages d'eau de la neige au sol, et pour ce cas, nous voyons qu'il y a une faible couverture nuageuse dispersée sur la partie la plus à l’est des images. En raison des propriétés réfléchissantes similaires de la couverture de neige et des nuages de glace (par exemple, les cirrus), les deux apparaîtront dans des tons de cyan, ce qui rendra plus difficile la distinction entre les deux.
Il convient également de noter le contraste entre les rivières gonflées sombres et presque noires et le sol terrestre. Les surfaces d'eau sont de mauvais réflecteurs de la lumière du soleil dans le visible (la bande de 0,64 µm fournit l'entrée visible au RVB) et encore moins réfléchissantes dans le proche infrarouge (les bandes de 0,87 et 1,6 µm fournissent les entrées du proche IR au RVB).
Alors que le RVB GeoColor est utile pour caractériser les entités de surface, nous avons toujours besoin de produits pour aider à identifier et à améliorer la caractérisation de la couverture nuageuse, comme le produit RVB sol-nuage de jour montré dans cet exemple. Pour voir plus d'images pour ce cas, consultez cet affichage de données du 15 mars 2019 sur la page de CIRA GOES-16/17 Dernière boucle du jour. Il y a d'autres produits RVB encore meilleurs pour la caractérisation des nuages qui tirent parti de bandes spectrales supplémentaires, comme nous le verrons dans d'autres parties de cette leçon.
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Défi d’analyse - Partie I :
Une tempête hivernale a entraîné des chutes de neige sur une grande partie du sud du Colorado le 11 novembre 2018. Le lendemain le 12, derrière le système de tempête, des zones de couverture nuageuse ont persisté dans l'après-midi après la fin des chutes de neige.
Voir la boucle suivante d'image visible à 0,64 µm de GOES-16.
Énumérez les caractéristiques que vous pouvez identifier en toute confiance dans l'animation.
Il y a plusieurs caractéristiques dans cette animation. L'identification des types de caractéristiques individuelles n'est pas facile dans cette image ayant une unique bande spectrale.
L'imagerie visible à bande unique peut révéler une variété de caractéristiques de surface et de nuages, mais il peut être difficile de distinguer la couverture de neige blanche réfléchissante des nuages blancs réfléchissants. Les boucles d'images aident à mettre en évidence les nuages en mouvement, mais les nuages bas, le brouillard et les cirrus minces peuvent encore être difficiles à distinguer de la couverture de neige et d'autres surfaces réfléchissantes brillantes (par exemple, la couverture de glace, les surfaces désertiques, les surfaces salines).
Les imageurs actuels tels que le GOES-R ABI (Advanced Baseline Imager) et le JPSS VIIRS (Joint Polar Satellite System, Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) incluent des bandes infrarouges visibles, proches et à ondes courtes supplémentaires qui sont sensibles à une variété de propriétés de surface et de nuages, et peuvent aider à améliorer les outils d'analyse à notre disposition. Mais inspecter et comparer toutes ces bandes prend du temps et ce n'est pas très pratique.
Dans un instant, nous verrons un produit RVB qui peut considérablement améliorer notre capacité à détecter et à distinguer les différentes caractéristiques de cette scène complexe.
Défi d’analyse - Partie II:
Maintenant, regardez la boucle de produit RVB distinction de phase des nuages de jour (alias DPNJ) suivante et utilisez-la pour affiner votre analyse de la partie I.
Faites glisser et déposez une caractéristique de la liste pour qu'elle corresponde à la fonctionnalité correspondante dans l'image du produit RVB DPNJ.
Plusieurs caractéristiques se détachent avec le produit RVB DPNJ qui étaient difficiles à détecter ou à séparer les unes des autres avec l'imagerie visible. L'utilisation de la bande spectrale proche infrarouge de 1,6 µm aide à identifier une surface enneigée et d'autres types de surface d’un couvert nuageux, la haute résolution de 0,5 km de la bande visible de 0,5 km à 0,64 µm nommée « rouge » aide à préserver la netteté de l'imagerie. L'utilisation de la bande IR de 10,3 µm permet de mieux distinguer les nuages hauts des nuages bas. Bien que le DPNJ en RGB ne soit pas conçu pour caractériser le type de végétation, il convient de souligner que les zones boisées prennent une couleur brun rougeâtre foncé en raison de la combinaison d'arbres, de couverture de neige et de surfaces froides. Sinon, les forêts apparaissent généralement d'un bleu très foncé à presque noir lorsque les surfaces sont plus chaudes et en l'absence de couverture de neige.
Ensuite, comparez le résultat RVB DPNJ avec la même analyse en utilisant le produit RVB neige-brouillard de jour. Le produit RVB neige-brouillard de jour est introduit ici car il peut aider à mettre en évidence les nuages dans des scènes très complexes, comme le montre cet exemple.
Les deux produits en RVB, le DPNJ et le neige-brouillard de jour conviennent bien pour mettre en évidence la couverture de neige par rapport au sol non enneigé, et pour différencier les nuages d'eau des nuages de glace. Alors que les nuages sont détectables dans les deux produits RVB, les nuages d'eau apparaissent plus prononcés dans le RVN neige-nuage de jour. Ceci est particulièrement important pour identifier le potentiel des dangers pour l'aviation tels que le givrage et les restrictions de visibilité. Le produit RVB neige-brouillard de jour a été personnalisé pour mettre en évidence les différences entre les nuages d'eau et la couverture de neige et de glace en incluant la bande IR proche de 1,6 µm et la bande SWIR de 3,9 µm (Short-wave infrared : lumière infrarouge à ondes courtes). Les deux bandes sont sensibles aux différentes propriétés de réflectance solaire de l'eau liquide et de la glace. Cependant, la différenciation entre les cirrus et la couverture de neige n'est pas aussi facile que dans la partie inférieure droite du RVB neige-brouillard de jour en raison du faible contraste de couleur et de luminosité entre les deux caractéristiques. De plus, la résolution spatiale plus faible du produit RVB neige-brouillard de jour limite la capacité à diagnostiquer des caractéristiques nuageuses à plus petite échelle, telles que des cumulus individuels et le développement de brouillard et/ou de stratus dans les vallées étroites des montagnes et des rivières. Pour la végétation, le produit RVB neige-brouillard de jour permet une meilleure différenciation des types de terrain/sol puisqu'il inclut la végétation à l’aide de l’IR proche de 0,86 µm.
Le produit de la distinction de phase des nuages de jour (DPNJ) comprend une combinaison différente de bandes conçues davantage pour différencier les phases d'eau et de glace des nuages et des surfaces à l’arrière-plan. En incluant la bande visible à 0,64 µm de haute résolution à 0,5 km, le DPNJ offre une vue plus nette des sols couverts de neige, de la couverture de glace et des éléments nuageux. L'absence de la bande de végétation à 0,86 µm limite cependant la capacité du RVB DPNJ à caractériser les surfaces non enneigées. Malgré cette limitation, les différences entre les surfaces terrestres et aquatiques sont toujours évidentes en raison de la faible réflectance de l'eau dans les bandes RVB visible et proche infrarouge de 1,6 µm.
Pour plus d'informations sur ce cas, qui explore la couverture de neige fraîche sur l'est du Colorado, consultez ce billet de blog du 12 nov. 2018.
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Défi d’analyse - Partie I
Une tempête hivernale de fin de saison a traversé les plaines du nord et le haut Midwest du 1er au 3 avril 2020, apportant une variété de conditions y compris du grésil et de la neige abondante, ainsi qu’ un givrage important et des précipitations modérées sur une zone connaissant déjà des inondations saisonnières de fonte des neiges. La combinaison de divers types de précipitations et d'inondations a également entraîné des conditions de déplacement dangereuses dans toute la région.
Affichez la boucle d'image de GOES-16 avec la bande végétale de 0,86 µm suivante.
Quelles caractéristiques pouvez-vous identifier avec confiance dans l'animation ? Sélectionnez tout ce qui s'y rapporte.
Les bonnes réponses sont a, c, d et e.
La bande « végétale » proche infrarouge de 0,86 µm met en évidence plusieurs caractéristiques. Nous pouvons être assez sûrs que les zones blanches sur les Dakotas, le sud-est du Minnesota et le nord-ouest du Wisconsin sont couvertes de neige puisqu'elles semblent immobiles et stationnaires. On voit des nuages se déplacer dans les régions couvertes de neige dans la partie nord-ouest des images, et une combinaison de couverture nuageuse de niveau bas, moyen et élevé est apparente sur les parties inférieure et droite des images. Nous pouvons également voir de grandes rivières, des lacs ouverts et ce qui semble être des lacs couverts de glace dans l'extrême nord du Minnesota et le sud de l'Ontario. Nous voyons des zones de terrain plus sombre dans l'ouest et le sud-est du Minnesota jusqu'au nord de l'Iowa. Ces zones plus sombres pourraient-elles être un sol nu et humide résultant de fortes pluies récentes ou de la fonte de la couverture de neige ? Ou pourrait-il y avoir quelque chose d'autre agissant pour réduire la réflectivité de la surface ? Examinons comment des bandes spectrales supplémentaires dans le proche IR, à ondes courtes et à ondes longues peuvent fournir une réponse plus définitive.
Défi d’analyse - Partie II
Affichez maintenant le produit RVB neige-brouillard de jour pour vous aider à affiner votre analyse de la situation. En plus de la bande « végétale » de 0,86 µm que nous venons de voir, le RVB comprend la bande « neige-glace » de 1,6 µm, la bande IR d’ondes courtes de 3,9 µm et la bande IR d’ondes longues de 10,3 µm. Rappelons que les bandes 1,6 µm et de 3,9 µm sont sensibles aux différences de réflectance solaire entre les phases d’eau et de glace aussi bien en surface que dans les nuages.
Essayez d'identifier les caractéristiques suivantes à partir de l'animation. Faites glisser et déposer une caractéristique de la liste pour qu'elle corresponde à la caractéristique correspondante dans l'image.
Le produit RVB neige-brouillard révèle une scène complexe composée de différentes caractéristiques de surface et de nuages. Normalement, la bande "végétale" de 0,86 µm met en évidence les zones dans des tons de vert plus clairs comme végétalisées, dans ce cas-ci la végétation est perçue comme dormante ou brune puisque la saison de croissance ne fait que commencer. Parce que les surfaces humides auraient tendance à apparaître plus foncées, on peut d'abord penser que les traces et les lignes plus sombres qui sont visibles dans le Minnesota et l'ouest de l'Iowa sont liées aux récentes fortes pluies. Cependant pour ce cas, nous savons que les températures dans cette région étaient en dessous de zéro lorsque les précipitations sont tombées. Ce produit RVB comprend également les bandes IR de 1,6 µm « neige/glace » et de 3,9 µm à ondes courtes qui nous permettent de faire la différence entre une couverture d'eau libre ou de glace. Parce que la glace est peu réfléchissante dans ces deux bandes, les traces les plus sombres sont en fait des zones où la glace provenant de la pluie verglaçante et du grésil s'est accumulée la nuit précédente. D'autres régions à l'ouest (s'étendant dans les Dakotas) et à l'est (du sud-est du Minnesota au nord-ouest du Wisconsin) apparaissent dans des tons de rouge et d'orange. Cela est dû à la nature hautement réfléchissante de la couverture de neige dans la bande "végétale" de 0,87 µm et à la nature peu réfléchissante de la neige avec les bandes de 1,61 µm et 3,9 µm.
Le produit RVB neige-brouillard de jour est également excellent pour mettre en évidence la couverture nuageuse, en particulier les nuages d'eau de niveau bas et moyen, puisque les trois bandes (0,87; 1,61; 3,9 µm) sont sensibles à la grande réflectance solaire des gouttelettes d'eau dans cette région spectrale.
Pour explorer plus de détails sur cette affaire impliquant la couverture de glace par rapport à la couverture de neige et les surfaces terrestres et aquatiques dans le Haut-Midwest, consultez ce billet de blog du 04 avril 2020.
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Défi d’analyse
Parcourez l'exemple suivant pour voir comment le produit RVB à l’aide du discriminateur neige-nuage de l’instrument radiomètre VIIRS peut être utile pour identifier les caractéristiques de surface.
Les longues nuits pendant la saison hivernale de l'Alaska limitent l'utilisation de l'imagerie conventionnelle visible et proche infrarouge qui est particulièrement utile pour distinguer les nuages de la couverture de neige et de glace. Un produit RVB qui exploite la bande visible nocturne unique de l'imageur VIIRS également connue sous le nom de bande jour/nuit a été développé pour relever ce défi. En plus de neuf autres bandes dans le spectre visible, le proche IR et l'IR à ondes longues, cet imageur VIIRS en RVB est l'un des rares produits utiles de jour comme de nuit..
Affichez la séquence des deux images suivantes du produit RVB discriminateur neige-nuage du radiomètre VIIRS dérivé de l'imagerie satellitaire en orbite polaire Suomi-NPP et NOAA-20, et répondez aux questions suivantes.
Le discriminateur neige-nuage VIIRS aide à révéler les caractéristiques de surface dans de nombreux contextes différents. Pour afficher les images RVB du discriminateur neige-nuage du radiomètre VIIRS en temps quasi-réel, consultez la page Web « Imagerie VIIRS Suomi NPP ».
Utilisez le bouton d’option « Suivante » pour continuer à parcourir les exemples de fonctionnalités de surface ou cliquez revenir au menu « Choisir un exemple ».
Défi d’analyse - Partie I
Le produit RVB sol-nuage de jour est l'un des premiers produits RVB développés pour les satellites géostationnaires EUMETSAT Meteosat de deuxième génération qui ont été lancés pour la première fois au début des années 2000. Ces satellites ont présenté une suite étendue de bandes d'imagerie spectrale qui ont permis un développement rapide de l'imagerie RVB, une capacité qui est devenue plus tard disponible à travers les Amériques avec le lancement du premier satellite GOES-R/-16 en 2016.
Le produit RVB sol-nuage de jour a été développé à l'origine pour aider à distinguer l'eau des nuages de glace et pour aider à différencier les nuages bas des hauts. La couverture de neige, la glace de mer et les nuages de glace apparaissent tous dans des nuances similaires de cyan. L'imagerie fournit également une vue pseudo-vraie couleur des surfaces qui permet de différencier la végétation des autres types de surface terrestre et est utile pour surveiller les changements de surface liés à la santé et l’évolution de la végétation, aux combustibles forestiers, à la récupération suite à des incendies et aux zones de risques possibles après un incendie pour des débordements et des inondations.
Une haute pression et un flux d'ouest relativement sec apportent des conditions chaudes et ensoleillées à une grande partie du nord-ouest du Pacifique le 8 juillet 2018. Les conditions de ciel généralement clair offrent des conditions idéales pour visualiser une grande variété de caractéristiques de surface.
Visualisez l'animation RVB sol-nuage de jour et répondez aux questions suivantes.
Des températures supérieures à la moyenne et des conditions sèches ont contribué à alimenter les récents incendies de forêt dans la région.
À l'aide de l'image et de l'outil stylo, décrivez autant de cicatrices de brûlures potentielles au sol que vous pouvez identifier.
Les contours oranges identifient les zones de cicatrices de brûlures de plusieurs incendies de forêt récents. Une cicatrice de brûlure prend un aspect brun rougeâtre et relativement foncé, surtout lorsqu'elle est récente et avant que la végétation ne recommence à repousser. Nous voyons également trois régions plus sombres différentes dans le sud-est de l'Idaho (encadrées en noir) qui sont facilement confondues avec des cicatrices de brûlures. Ces formations sombres sont en fait des roches de lave basaltique associées au monument national des cratères de la lune et au champ de lave de la réserve qui a été actif pour la dernière fois il y a environ 2000 ans.
Trois bandes sont incluses dans le RVB, y compris la bande « rouge » pour le spectre visible conventionnelle de 0,64 μm, la bande « végétale » de 0,86 μm et la bande « neige/glace » proche infrarouge de 1,6 μm.
Selon vous, laquelle des bandes spectrales suivantes affecterait le plus l'apparence de la végétation et d'autres caractéristiques terrestres telles que les cicatrices de brûlure ? Sélectionnez tout ce qui s'y rapporte.
La bonne réponse est b.
La bonne réponse est b. La bande « végétale » de 0,86 µm est située dans la région spectrale la plus sensible aux différences entre la végétation verte, la végétation dormante et un sol nu. Cette bande est donc l'entrée la plus utile du RVB pour identifier la couverture terrestre liée à la santé de la végétation. Pour les cicatrices de brûlures fraîches, étant donné que toute la végétation est noircie, la surface a tendance à apparaître plus sombre dans ces zones dans les trois bandes d'entrée du RVB.
Pour afficher les images RVB sol-nuage de jour d'origine pour cet exemple, consultez les données d’entrée du 18 juil. 2018 sur la page Web GOES-16/17 Dernière boucle du jour.