Por estos días los ojos de los meteorólogos del mundo están puestos en el Atlántico tropical, más específicamente en el huracán Irma. Este huracán es la perfecta excusa para hablar un poco sobre imágenes de satelites disponibles con fines meteorológicos. Y es que cuando una tormenta es tan intensa y peligrosa, es necesario utilizar todas las herramientas posibles para su pronóstico y seguimiento.
A continuación voy a mostrar algunos productos satelitales -los que yo más uso- y a describir un poco su utilidad y dónde encontrarlos. Todo está disponible en la web.
GOES-16, la maravilla geostacionaria
Esta maravilla de satélite, el primero de la familia GOES-R, aún no tiene sus datos operacionales -eso ocurrirá en noviembre cuando GOES-13 (GOES-EAST) deje de ser operativo y pase a posición de storage-, sin embargo, ya estamos utilizando sus espectaculares imágenes para hacer seguimiento a Irma.
Como es un satélite geoestacionario, permite hacer seguimiento continuo a Irma con sus 3 modos de operación. Full-disk, que permite imágenes para el disco completo cada 15 minutos, CONUS (Continental U.S.) que permite imágenes de los Estados Unidos cada 5 minutos, y 2 zonas de Mesoescala, que permiten imágenes cada 1 minuto para cada una. Las zonas de mesoescala permiten hacer seguimiento a Irma en su trayectoria porque son móviles. Acá un ejemplo:
Early morning view of Hurricane #Irma from #GOES16 1-minute meso sector scans. Max sustained winds are at 130 MPH. pic.twitter.com/T4cJmzD83e
— NASA SPoRT (@NASA_SPoRT) 9 de septiembre de 2017
Estas imágenes permiten ver todo el ciclo de vida de las nubes alrededor del ojo, por ejemplo, o seguir las bandas de cúmulos alrededor del ciclón. En el sitio web de NASA-SPORT se pueden encontrar imágenes y animaciones derivadas de GOES-16.
Como si fuera poco, las dos zonas de mesoescala se pueden (NOAA y NASA pueden) ubicar en la misma zona y tener imágenes en modo ping-pong, cada 30 segundos
El video de arriba muestra el ojo de Irma con el Canal 2, que tiene una resolución de 500 m (el mejor abordo de GOES-16). Permite ver el crecimiento de cúmulos alrededor del ojo de Irma, y por lo tanto, hacer un seguimiento casi instantáneo del proceso de intensificación, regeneración y debilitamiento del ojo del huracán. Otra cosa que se puede ver con esta resolución es la propagación de ondas de gravedad desde el centro del huracán. Animación creada por la Universidad de Wisconsion-Madison que también tiene mucho material en su sitio web.
Hasta ahora solo hemos visto las bondades de la increíble resolución temporal y espacial del satélite. Pero la otra característica de este satélite es la cantidad de bandas espectrales, en total 16, gracias a su instrumento ABI (Advance Baseline Imager). A continuación un pequeño gif que muestra cada una de ellas.
Las bandas visibles son la 1 y 2, infrarrojo cercano 3, 4, 5 y 6, infrarrojo de la 7 a 16. Información de cada una de ellas Acá. Cada una de estas bandas permite ver características específicas, como la banda 3 «veggie» que permite ver vegetación (es una banda cercana al verde) o la banda 5 nieve y hielo.
En cuanto a las bandas visibles, es importante saber que la calidad de la imagen dependerá de la posición del sol. La resolución espacial de la banda 2 (500 m) se aprovecha más en amanecer o atardecer. Cuando el sol está sobre la posición del satélite el brillo no ayuda mucho. Bueno, siempre se puede trabajar en el contraste de la imagen si es que se tiene el software, por ejemplo McIDAS-V. (click en las imágenes para agrandar).
Otras bandas muy útiles son las bandas 8, 9 y 10 para identificar vapor de agua en la tropósfera alta, media y baja respectivamente. La imagen de ejemplo muestra en verde zonas de mayor contenido de vapor de agua. Permite identificar convergencia de humedad que desarrolle nubosidad, en este caso, alrededor del ojo del huracán. La utilización de las 3 bandas de vapor permite identificar dónde hay un mayor contenido de vapor de agua.
Una combinación que me gusta mucho es superponer la banda 13 infrarroja sobre la banda 2 visible. Esto permite un efecto 3D en el que se resaltan los topes nubosos. Recordar que las bandas IR tienen menor resolución que las visibles. Es ideal para identificar los «overshooting tops», o topes de cúmulos muy altos. Todo esto se puede hacer en el sitio web del SSEC.
Hasta aquí no he mostrado nada de combinación de canales, lo que se conoce como RGB (red, green, blue). Los productos RGB permiten obtener información adicional a la que se puede obtener con las bandas individualmente. Un ejemplo es el RGB-Airmass, creada para identificar masas de aire, corrientes en chorro, vorticidad, etc.
En esta imagen se puede ver que los huracanes se encuentran en zonas cálidas (color rojo-verdoso) lejos de las zonas de corriente en chorro y aire frio (azul-morado). Esa es una característica de los huracanes, que se forman lejos de las zonas baroclínicas (contrastes de masas de aire) como es el caso de los sistemas frontales que nos afectan a nosotros en Chile.
Otros RGB son las bellas imágenes de color verdadero. Estas imágenes son típicas de MODIS pero con las bandas de GOES-16 también es posible crearlos. Acá un par de ejemplos creados por CIRA y visualizados en el sitio web de RAMMS.
Para terminar con GOES-16, una mirada al producto GLM (Geostationary Lightning Mapper). Este sensor óptico escanea cada 2 milisegundos, lo que permite un seguimiento extraordinario de los rayos en las tormentas. A continuación una animación que muestra los grupos de rayos cada 15 minutos.
Como GLM obtiene información cada 2 milisegundos, es mucha información, entonces se hacen grupos de rayos para mostrar la información cada 1 o 5 minutos. En el sitio web del SSEC pueden graficar los grupos cada 1 minutos si quieren, acá un ejemplo:
En la imagen superpuse los grupos cada 1 minuto sobre mi combinación favorita de Visible (CH2) + Infrarroja (CH13). Los puntos blancos indican grupos de descargas que están asociadas a un rayo.
MODIS-VIIRS, el turno de los polares
MODIS es el sensor a bordo de los satélites AQUA y TERRA y VIIRS es el sensor a bordo del satélite Suomi-NPP. Estos son satélites polares y pasan por una misma región del planeta 2 veces al día. Esto hace que no permitan un seguimiento continuo como sí lo permite GOES-16, pero la resolución de sus bandas visibles es mayor (250 m) y poseen más bandas espectrales, lo que permite la generación de muchos productos. De muestra solo un botón de productos RGB.
La combinación de los canales 3-6-7 de MODIS permite ver nubes bien desarrolladas y frías, en rojo intenso. Da una idea de sombra de las nubes de desarrollo vertical, lo que permite ver dónde hay cúmulos.
Algo similar se puede conseguir en Suomi-NPP combinando las bandas M3-I3-M11. La principal ganancia que se tiene con estas imágenes es la espectacular resolución.
Una imagen muy útil es la imagen nocturna, que permite tener una imagen con una resolución similar a las visibles de día, pero en la noche.
Todas estas imágenes, y muchos más productos en el sitio Worldview de NASA.
Otros satélites, otros productos
En cuanto a otras mediciones, destacan las mediciones de precipitación y vientos desde satélite.
Para precipitación la misión por excelencia es GPM (global precipitation measurements). Diversos son los productos disponibles, pero el más usado es IMERG, un dato de tasa de precipitación capturada por la constelación de satélites que componen GPM. En este sitio se puede obtener una figura actualizada cada media hora. Pero se pueden descargar los datos y graficarlos en algún software como McIDAS-V. Para el caso de la figura, se ve que Irma tuvo tasas de precipitación cercanas a los 50 mm/h.
Cuando el satélite principal pasa por sobre el huracán es posible obtener datos del radar a bordo y tener una idea de la estructura vertical de Irma. Acá un video mostrándolo:
El viento intenso es uno de los efectos más importantes en los huracanes. Varias son las misiones satelitales que estiman vientos sobre el mar a partir de escaterómetros. La figura a la derecha muestra los vientos medidos por el sensor ASCAT a bordo del satélite METOP-A y disponible en el sitio web de STAR.
Si bien esta medición no es directa, porque depende de la turbulencia de la superficie del mar, permite hacer un seguimiento a los vientos en sectores donde no se tienen boyas u otras mediciones.
Como consecuencia directo del viento intenso está la crecida del nivel del mar. Conocida es el storm-surge, o la crecida producida por los vientos del ciclón. Los satélites JASON miden altura del nivel del mar y se pueden obtener en el sitio de NASA para ello.
Por último, la que quizás es la principal variable que favorece el desarrollo de huracanes es la temperatura superficial del mar. Varias son las misiones satelitales que miden esto y se pueden conseguir en el sitio WorldView de NASA.
Lo que presento arriba es el dato multi-misión englobado en el proyecto GHRSST. Se puede ver que la temperatura del mar en el Atlántico tropical es de 30ºC o más incluso, ideal para el desarrollo de tormentas tropicales y huracanes.
Con eso termino esta revisión, resumida, de algunos productos satelitales, de libre acceso, que permiten hacer seguimiento a tormentas como el huracán Irma. Lo bueno para nosotros los meteorólogos en Chile, es que estas herramientas son globales, salvo por los sectores de mesoescala de GOES-16. Es cosa de aprovecharlos!
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