PENGENALAN SATELIT CUACA

Satelit cuaca (satelit meteorologi) adalah sejenis satelit buatan yang digunakan untuk mengawasi cuaca dan iklim bumi. Interpretasi citra satelit adalah pembelajaran/studi tentang atmosfer bumi dan lautan manggunakan data yang diperoleh dari perangkat penginderaan jauh berupa satelit onboard yang mengorbit bumi. Remote sensing ≠ pengamatan lansung, Sistem penginderaan jauh disusun berdasarkan sumber energy, interaksi dengan atmosfer, snsor sebagai alat yang mendeteksi informasi, dan objek yang menjadi sasaran pengamatan.

Jenis remote sensing berdasarkan komponen sumber energi

a)  Active remote sensing à REM dibangkitkn dari sumber energy buatan sehingga tidak mengandalkan sumber energy dari alam dan tidak terpengatuh kondisi alam, seperti pergantian siang dan malam. Kelebihan sensor aktif adalah kemampuannya untuk mendapatkan pengukuran kapan saja, terlepas dari waktu hari atau musim. Active remote sensing menggunakan sensor aktif.

b)  Pasif remote sensing à sistem penginderaan jauh yang sumber energy utamanya berasal dari matahari (alam), sehingga kondisi alam sangat mempengaruhi REM yang dipancarkan, seperti mendung, hujan, malam hari, dsb. Pasif remote sensing menggunakan sensor pasif.

Jenis sensor pada satelit

a)   Active sensors (measuring rainfall, atmospheric cross section, sea level altimetry and sea state, etc) à TRMM Precipitation RADAR, Synthetic Aperture RADAR, CALYPSO CALIOP (LIDAR)

b)    Sensor pasif terdiri dari:

-    Passive visible à infrared and microwave imaging systems (atmosphere, cloud, land, and sea surface properties)

-   Passive infrared and microwave atmospheric sounding systems (vertical temperature and moisture profiles) à NOAA-15, TOVS, AMSU (temp profiles); Aqua/Terra MODIS, AIRS (water vapor)

Alasan pentingnya menggunakan satelit cuaca

1.          Cover area yang luas dimana tidak adanya stasiun pengamat cuaca (di lautan luas)

2.          Wilayah Indonesia variasinya sangat tinggi baik terhadap ruang dan waktu

3.          Kelebihan satelit daripada radar:

-     Cover satelit lebih luas daripada radar

-   Dapat mendeteksi fase awal pembentukan awan atau proses konveksi (terbentuk butiran awan), karena radar baru bias mendeteksi setelah kondensasi (terbentuk butiran air)

-     Resolusi waktu yang lebih bagus (Himawari-8 resolusi waktu = 10 menit)

Jenis-jenis satelit cuaca

1.      Geostasioner

-     Mengorbit bumi setinggi 36000an km pada posisi yang tetap

-     Cover wilayah yang lebih luas

-    Data realtime à memungkinkan fct utk memonitor proses dari sistem cuaca yg besar seperti fronts, storms dan hurricane. Arah dan kecepatan angin jg bias diperkirakan berdasarkan monitoring pergerakan awan.

-    Resolusi waktu = 10 menit, 1 hari bisa menghasilkan 70 data (2 data fase istirahat) untuk 1 wilayah yang sama

2.      Polar

-     Berputar arah Utara-Selatan bumi (hampir paralel dgn garis meridian bumi)

-     Mengorbit bumi setinggi 6000an km

-     Cover wilayah lebih kecil, tapi resolusi spasialnya lebih detail

-     1 hari hanya menghasilkan 2 data untuk satu wilayah yang sama

Perkembangan Teknologi Satelit

·       1946 à roket dan kamera

·       1957 à sputnik

·       1959 à satelit meteorology pertama

-       Diluncurkan pada tanggal 13 Oktober 1959 dengan wahana Explorer VII

-       Radiometer yang digunakan bertujuan mengukur kesetimbangan panas bumi

-       Pengembang: Verner Edward Suomi (Univ of Wisconsin-Madison)

·       1960 à satelit cuaca murni pertama à TIROS-1, diluncurkan 1 April 1960

·       1965 à satelit polar

·       1978 à NOAA series à jenis satelit geostationer

·       1975 à GOES series

·       1977 à GMS (Geostationary Meteorological Satellite) series

·       2005 à MTSAT (Multi-functional Transport Satellite) series

·       2015 à Himawari series, menggunakan sensor AHI (Advanced Himawari Imager)

Perbedaan resolusi MTSAT dan Himawari

1)  MTSAT à Vis = 1 km; IR = 4 km, update fulldisk data tiap 30 menit; Vis 1 band + IR 4 band = total 5 bands

2)  Himawari à Vis = 0,5 km; IR = 2 km, update fulldisk data tiap 10 menit; Vis 3 band + NIR 3 band + IR 10 band = total 16 bands, dengan pembagian band:

-       B1 à 0,47 mikrometer à Blue

-       B2 à 0,51 mikrometer à Green

-       B3 à 0,64 mikrometer à Red dan Vis

-       B4 s/d B6 à NIR

-       B7 à 3,9 mikrometer à IR4 (atm windows)

-       B8 s/ B10 à Water Vapor

-       B11 à SO₂

-       B12 à O₃

-       B13 à 10,4 mikrometer à IR1 (atm windows)

-       B15 à 12,4 mikrometer à IR2 (atm windows)

-       B16 à CO₂

Apa itu GMSLPD?

·        Software yang dikembangkan oleh SMC JMA untuk menganalisa citra satelit

·        Merupakan salah satu versi SATAID (GMSLPW, GMSLPD dan GMSLPC)

·        Kelebihan:

-         Dapat memproses data secara cepat

-         Dapat mengoverlay citra satelit dengan citra lainnya, seperti NWP, sinop, metar, radar

-         Menampilkan animasi citra sehingga mengetahui perubahan fisis awan terhadap waktu

Basic of Satellite Observation and Band Charecteristic

1.      Skema Citra Visible (data gambar tampak)

-    Hanya menangkap REFLEKTIVITAS (umunya GELOMBANG PENDEK) dari suatu objek

-   Prinsip kerjanya hampir sama dengan mata yang menangkap pantulan sinaran dari benda yang dilihat, oleh karena itu citra visible tdk bisa digunakan pada malam hari.

-     Menggunakan panjang gelombang pantul 6 mikrometer

-    Pembedaan awan/benda yang diamati didasarkan pada banyak atau sedikitnya  albedo yang ditangkap satelit. Setiap benda, termasuk jenis-jenis awan, memiliki albedo yang besarnya berbeda-beda. Perbedaan ini karena jenis permukaan dan struktur yang berbeda-beda. Benda/awan yang paling banyak albedonya tampak paling putih, dan sebaliknya. Awan Cb (albedo terbesar, 92%) dan Cumulus di cuaca cerah di atas permukan daratan (albedo terkecil, 29%) akan tampak jelas berbeda.

-     Semakin putih warnanya, awan tsb semakin tebal

-     Digunakan untuk melihat tipis/tebal dan tinggi/rendah puncak awan

-     Awan tebal à berwarna putih à karena reflektansi tinggi

-    Awan tinggi akan berwarna putih karena mengandung es. Es dapat merefleksikan dengan baik seperti kaca à terkait albedo.

2.          Skema Inframerah (Infrared atau IR) à atm window

-    Prinsip dasarnyaà satelit menerima radiasi yang DIEMISIKAN (umumnya GELOMBANG PANJANG) oleh semua objek (objek menerima panas, kalua panas sudah memenuhi Hukum Kesetimbangan kemudian panas dikeluarkan kembali). Semua objek yang memiliki suhu (T) > 0 K akan mengeluarkan emisi

-    Diperoleh dengan cara merekam sinaran inframerah yang dipancarkan benda (awan) dengan menggunakan radiometer. Sinaran pancaran ini karena benda tsb telah menyerap sebagian sinaran matahari yang jatuh pada benda tsb. Nilai inframerah yang dipancarkan menggambarkan suhu benda tsb

-    Menggunakan panjang gelombang pantul sekitar 10,5 s/d 12,5 mikrometer

-    Perbedaan warna pada citra visible menggambarkan perbedaan daya pantul, sedangkan pada infrared menggambarkan perbedaan suhu benda

-    Digunakan untuk mengetahui tinggi/rendah dan suhu pucak awan

-   Makin rendah suhunnya, warna foto awan akan semakin putih. Suhu puncak awan juga menggambarkan tinggi puncak awan tsb

-     Ada 3 jenis, yaitu:

a)     Near Infrared

b)    Thermal Infrered

c)     Far Infrared

3.          Skema Water Vapour (WV)

-     Merupakan jenis absorbtion band

-     Warna putih à menunjukkan banyak uap air

Warna hitam à menunjukkan wilayah kering

-     Dapat digunakan untuk mendeteksi front

-     Prinsip kerja à menangkap radiasi oleh uap air

Bagaimana sistem kerja satelit?

matahari menyinari bumi à bumi panas, sinar matahari ada yang diserap dan ada yang diemisikan kembali à radiasi gelombang panjang, mudah diatenuasi oleh partikel di atmosfer, seperti awan, butir air, dll à radiasi gelombang panjang berkurang à ditangkap satelit

Data yang diterima satelit

1.      Level 0 Rawdata

-       Panas yang diterima sensor

-       Satuan voltage à energy joule à bright temp (kecerahan)

2.      Level 1A à koreksi radiometrik

-       Memastikan keseimbangan energi matahari dan bumi terpenuhi

3.      Level 1B à koreksi geometrik

-       Memastikan data yang diterima satelit benar dari wilayah yang memancarkan panas

-       Produk dasar, yaitu hasil koreksi geometrik, diantaranya:

·       B01, B02, B03 à visible

·       B04 s/d B16 à infrared

4.      Level 2 àproduk turunan atau olahan dari produk dasar, seperti SST, awan Cb, fog, smoke, dll

Bagaimana pemanfaatan satelit (penginderaan jauh)?

1.      Manfaat dalam bidang kelautan à disebut Seasat atau MOS.

-       Untuk mengamati sifat fisis air laut

-       Untuk mengamati pasang surut air laut dan gelombang laut

-       Sebagai pemetaan perubahan panai, abrasi, sendimentasi, dll

2.      Manfaat dalam bidang hidrologi à disebut Landsat dan SPOT.

-       Pemanfaatan daerah aliran sungai (DAS) dan konservasi sungai

-       Pemetaan sungai dan studi mengenai sendimentasi sungai

-       Pemanfaatan luas daerah dan intensitasi banjir

3.      Manfaat dalam bidang geologi

-       Menentukan struktur geologi dan berbagai macamnya

-       Pemantauan daerah bencana dan pemantauan debu vulkanik

-       Pemantauan distribusi sumber daya alam

-       Pemantauan pencemaran laut dan lapisan minyak di laut

-       Pemanfaatan di bidang pertahanan dan militer

4.      Manfaat dalam bidang meteorologi dan klimatologi

-     Membantu analisis cuaca dengan menentukan daerah Low, High, derah hujan, badai siklon, dll

-     Mengetahui sistem atau pola angin permukaan

-     Pemodelan meteorology dan data klimatologi

-   Untuk pengamatan iklim suatu daerah melalui pengamatan tingkat kewarnaan dan kandungan air di udara

5.      Manfaat dalam bidang oseanografi

-       Pengamatan terhadap sifat fisis air, seperti suhu, warna, kadar garam, arus laut, dll.

-       Pengamatan pasang surut dengan gelombang laut (tinggi, frekuensi, arah)

-       Mencari distribusi suhu permukaan

-       Studi perubahan pasir pantai akibat adanya erosi dan sendimentasi

Referensi:

Catatan Kuliah Interpretasi Citra Satelit STMKG