PEROLEHAN & PENYEDIAAN DATA SATELIT SUOMI NPP UNTUK SAINS ATMOSFER. Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh LAPAN 2014

Transkripsi

1 PEROLEHAN & PENYEDIAAN DATA SATELIT SUOMI NPP UNTUK SAINS ATMOSFER Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh LAPAN 2014

2 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.

3 DATA SATELIT SUOMI NPP UNTUK SAINS ATMOSFER Erna Sri Adiningsih Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh LAPAN 2014

4 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.

5 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).

6 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.

7 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 x km pd nadir Aerosol diperoleh dari kanal M High signal-to-noise ratio (SNR): M1-M7: ~ M8-M11: ~ Akurasi radiometrik mutlak: 2% Single look Tanpa polarisasi Resolusi spasial: 750 m & 375 m Band/ kanal Panjang Gelombang (nm) Bandwidth (nm) Aplikasi Utama M1* L M2* L M3* L, O M4* O M5* L, O M O M7* O, L M8 1, O, L M9 1, L M10 1, O, L M11 2, L, O M12 3, L M13 4, M14 8, M15 10, L, O M16 12, O *gain dobel, L: land, O: ocean 7

8 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.

9 Produk VIIRS (LAPAN): Aerosol Optical Thickness (AOT)

10 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.

11 Perbandingan Produk AOT dari VIIRS & MODIS Sumber: NASA

12 Produk VIIRS: Cloud Mask

13 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.

14 Produk VIIRS: Sea Surface Temperature

15 NPP VIIRS Image Credit: NASA'S Earth Observatory NPP VIIRS: Penyebaran Partikel Debu dari Gurun Sahara Afrika Melintasi Samudera Atlantik (ratusan juta ton / tahun)

16 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 GHz Perbaikan produk presipitasi ATMS dibandingkan AMSU (pada NOAA)

17 Produk ATMS Global Brightness Temperature - Kanal 2 20 Desember 2011 Sumber: NOAA

18 Produk ATMS Global Cloud Liquid Water mm 20 Desember 2011 Sumber: NOAA

19 Perbandingan Produk ATMS, AMSU, MM5 Sumber: Surussavadee & Stelin (2012)

20 Perbandingan Produk ATMS, AMSU, MM5 Sumber: Surussavadee & Stelin (2012)

21 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.

22 Produk OMPS & CrIS Total Ozon dari OMPS Total Ozon dari CrIS Sumber: L. Flynn, NOAA/NESDIS (2012)

23 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.

24 Perbandingan Peta Ozon Global dari Produk OMPS & NOAA

25 Perbandingan Peta Ozon Global dari Produk OMPS & NOAA

26 Perbandingan Peta Ozon Global dari Produk OMPS & NOAA

27 Perbandingan Peta Ozon Global dari Produk OMPS & NOAA

28 Perbandingan Peta Ozon Global dari Produk OMPS & NOAA

29 Perbandingan Peta Ozon Global dari Produk OMPS & NOAA

30 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 Contoh produk Level 2 Sumber: NASA

31 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: Kebutuhan ke depan? Data near real time?

32