CLASSIFICAÇÃO DE NUVENS EM IMAGENS MULTIESPECTRAIS GOES-8 NA REGIÃO AMAZÔNICA: COMPARAÇÃO COM RADIOSSONDAGENS   Marcus Jorge Bottino Juan Carlos Ceballos.

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1 CLASSIFICAÇÃO DE NUVENS EM IMAGENS MULTIESPECTRAIS GOES-8 NA REGIÃO AMAZÔNICA: COMPARAÇÃO COM RADIOSSONDAGENS Marcus Jorge Bottino Juan Carlos Ceballos Wagner Flauber de Araújo Lima Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos CPTEC-INPE Abstract In order to validate the method of classicacation GOES-8 imagery developed at DAS/CPTEC, a preliminary comparation between the radiative parameter classified and radiosound data during the Dry-to-Wet AMC/LBA campaign was apllied. Was seleted a set of radiosounds from the sites: Fazenda Nossa Senhora, Guajara Mirim e Porto Velho, when are found a homogenius class cover: surface, stratiform or multilayer / deep convection over there. The results for surface class suggest a diference around -8 C from the mean brightness temperature (channel 4) and the radiosonde temperature at 1000 hPa. For stratos classification cases the radiosonde show frequentily only one shadow layer. In the cases of multilayer / deep convection the radiosonde indicate a more deep layer, same time formed by more then one layer. Superfície T4=293K T4=290K T4=292K T4=303K Introdução Uma classificação da cobertura em imagens multiespectrais do satélite geoestacionario GOES-8 foi implementada na DSA/CPTEC. Este, assim como outros métodos remotos de classificação necessitam ser validados. Neste trabalho apresenta-se uma comparação preliminar entre tipos de cobertura classificados nas imagens e os perfis de radiossondagem da campanha Dry-to-Wet do período de 15 a 30 de setembro de Dada a dificuldade deste tipo de comparação, optou-se por selecionar casos onde foram classificadas cenas de superfície (céu claro), nuvens estratos e multicamadas / convecção profunda. Para estes casos, a depressão do ponto de orvalho (DPO) nas sondagens foi comparada com a temperatura de brilho média (na janela atmosférica) da classe. Procurou-se relacionar alguns aspectos dos perfis analisados com o contexto de cobertura de nuvens no cenário vizinho das imagens. Estratos Metodologia A classificação das imagens GOES-8 foi realizada por um método estatístico iterativo denominado “agrupamento dinâmico”, ou “dinamical centroids” (Sèze e Debois, 1987; Bottino e Ceballos, 2003). Foram consideradas 11 variáveis para cada pixel: a temperatura de brilho nos canais 2-5 (T2-T5), as diferenças de temperatura com respeito ao canal 4 (T24, T34 e T54) e a textura nos canais 2-5 (X2-X5), definida pelo logaritmo da variância espacial. O processo de classificação sobre a Região Amazônica resultou na definição de 29 centróides correspondendo a um tipo de cobertura (classe), para 8 horários ao longo do dia. A analise fatorial dos centróides, seguido de uma supervisão por nefanalise, permitiu agrupa-los em 6 categorias: superfície, superfície contaminada, cúmulos, estratos, cirros e multicamadas. (ver: As radiossondagens realizadas nos sítios: Fazenda Nossa Senhora (Abracos), Guajara Mirim e Porto Velho, foram selecionadas baseado na ocorrência de pelo menos 5 pixels de uma mesma classe, num alvo de 3 por 3 (~15 km). Para os casos de uma dada classe em um dado horário, foi plotado o perfil médio da temperatura termodinâmica (Tt) e da temperatura do ponto de orvalho (Td) e seus respectivos desvios padrões. Observa-se que algumas classes foram verificadas em apenas um caso. Neste trabalho apresentamos os respectivos perfis de 4 casos de superfície, 3 de estratos e 3 de multicamadas (gráficos ao lado). Sobre estes perfis encontra-se marcado por linha tracejada a temperatura de brilho média da classe observada (T4), e abaixo destes um exemplo de imagem, com a posição dos três sítios marcados por quadrados pretos. Resultados Para as classes de superfície observou-se uma diferença de até -10C entre radiossondagem e T4 devido por exemplo a: 1) absorção do continuum do vapor d’água na janela atmosférica; 2) provável contaminação de pixels com cúmulos rasos, como ilustrado nos exemplos de imagens. De qualquer forma, o valor de T4 do centróide corresponde a uma população com desvio padrão da ordem de 3 a 21 C. No caso de estratos, as radiossondagens confirmaram a presença de uma camada de nuvens, com o topo evidenciado pelo aumento da DPO (Air Weather Service, 1990). A temperatura do centróide é coerente com o perfil observado, considerando-se que o desvio padrão da população é da ordem de 23 a 43 C. Nos casos de multicamadas / convecção profunda, a radiossondagem indicou uma camada muito de nuvem espessa (primeiro e segundo perfil) ou multicamadas (terceiro perfil). O aumento da DPO verifica-se por cima no nível de 300hPa. Os valores de T4 são condizentes com a Tt nesse nível. No caso da imagem das 00 Z, a radiossonda pode ter se deslocado com relação ao pixel considerado, que apresenta uma classe com topo de nuvem mais elevado. Embora os resultados sejam preliminares, indicam coerência entre a cobertura de nuvens existente e as classes determinadas por classificação. Uma análise mais abrangente poderá adicionar os dados de radiossondagens Dry-to-Wet obtidos no mês de outubro de 2002. T4=280K T4=269K T4=262K Multicamadas / Convecção profunda T4=214K T4=250K T4=253K Gráficos: perfis médios da temperatura e temperatura do ponto de orvalho (linha vermelha e verde respectivamente). Desvio padrão entorno da média em linhas tracejadas. Imagens: Recorte de imagem classificada exemplificando um caso do respectivo perfil médio. A posição dos sítios foi marcada por quadrados pretos. Referências Air Weather Service (1990). The use of the SkewT, LogP diagram in analysis and forecasting. Air Weather Service Estados Unidos, pub, AWS/TR-79/006. Bottino M. J., J. C. Ceballos, Classification of scenes in multispectral GOES-8 imagery. Anais, XI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Belo Horizonte, MG. Sèze G., M. Desbois, Cloud cover analisys from satellite imagery using spatial and temporal characteristics of the data. J. Climate and Appl. Meteor. 26: Componentes das 10 centróides das classes correspondentes aos casos analisados. Em vermelho, temperatura de brilho média no canal 4 e desvio padrão associado à classe.