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

PEROLEHAN & PENYEDIAAN

DATA SATELIT SUOMI NPP

UNTUK SAINS ATMOSFER

Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh

LAPAN

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.

DATA SATELIT SUOMI NPP

UNTUK SAINS ATMOSFER

Erna Sri Adiningsih

Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh LAPAN

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

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).

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 sensor-sensor lainnya juga mampu mengukur karakterisktik awan a.l. jumlah, ketinggian, ketebalan, ukuran partikel, dan fase awan.

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 0.742 x 0.776 km pd nadir

– Aerosol diperoleh dari kanal M • High signal-to-noise ratio (SNR):

– M1-M7: ~200-400 – M8-M11: ~10-300

• Akurasi radiometrik mutlak: 2% • Single look

• Tanpa polarisasi

• Resolusi spasial: 750 m & 375 m

Band/ kanal Panjang Gelombang (nm) Bandwidth (nm) Aplikasi Utama M1* 412 20 L M2* 445 14 L M3* 488 19 L, O M4* 555 21 O M5* 672 20 L, O M6 746 15 O M7* 865 39 O, L M8 1,240 27 O, L M9 1,378 15 L M10 1,610 59 O, L M11 2,250 47 L, O M12 3,700 191 L M13 4,050 163 -M14 8,550 323 -M15 10,763 989 L, O M16 12,016 864 O 7

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.

Produk VIIRS (LAPAN):

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.

Perbandingan

Produk AOT

dari VIIRS &

MODIS

Produk VIIRS:

Cloud Mask

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.

Produk VIIRS:

NPP VIIRS: Penyebaran Partikel Debu dari Gurun Sahara Afrika Melintasi Samudera Atlantik (ratusan juta ton / tahun)

Image Credit: NASA'S Earth Observatory

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 23-183 GHz

• Perbaikan produk presipitasi ATMS dibandingkan

AMSU (pada NOAA)

Produk ATMS

Global Brightness Temperature - Kanal 2

Produk ATMS

mm

Global Cloud Liquid Water

Perbandingan Produk ATMS, AMSU, MM5

Perbandingan Produk ATMS, AMSU, MM5

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.

Produk OMPS & CrIS

Total Ozon dari OMPS Total Ozon dari CrIS

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.

Perbandingan Peta Ozon Global

dari Produk OMPS & NOAA

Perbandingan Peta Ozon Global dari

Produk OMPS & NOAA

Perbandingan Peta Ozon Global

dari Produk OMPS & NOAA

Perbandingan Peta Ozon Global

dari Produk OMPS & NOAA

Perbandingan Peta Ozon Global

dari Produk OMPS & NOAA

Perbandingan Peta Ozon Global

dari Produk OMPS & NOAA

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 2002.

• Contoh produk Level 2 

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: http://ceres.larc.nasa.gov/