İÇİNDEKİLER. 6.5 Çevre ile İlgili Veriler 106 Terimler Sözlüğü 114 Kısaltma Listesi 120

Transkript

1

2

3 İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ... 2 TEŞEKKÜR MSG UYDULARINDAN GÖRÜNTÜLER Görüntüleme Temelleri Bulut ve Yüzey Görüntüleri Atmosfer Görüntüleri Yüksek Çözünürlüklü Görüntüleme Gösterim Metotları HRV Görüntülemenin Getirdikleri Çok Kanallı Algılamanın Getirdikleri Dakikalık Görüntüleme Döngüsünün Getirdikleri MSG SİSTEMİ Sisteme Genel Bir Bakış SEVIRI Radyometresi GERB Cihazı Arama Kurtarma (S&R) Servisleri Uydu Verisi Uygulama Merkezleri Meteorolojik Ürün Oluşturma Merkezi EUMETCast Sistemiyle Veri Dağıtımı HAVANIN TAHMİN EDİLMESİ Görüntü ve Ürünlerin Hava Tahmininde Kullanımı Nowcasting ve Çok Kısa Vadeli Hava Tahmini Hava, Deniz ve Kara Taşımacılığı için Hava Tahmini Tehlikeli Hava Olaylarının Tahmini ve İzlenmesi Konvektif Sistemleri İzleme Sinoptik Ölçekteki Sistemler Kasırgalar ve Tropikal Siklonlar Sayısal Hava Tahmini için Veri Sayısal Hava Tahmini için Diagnostikler Destekleyici Ürünler İKLİM UYGULAMALARI Dünya Radyasyon Bütçesi Yüzey Radyasyon Bütçesi Arşiv ve Uzun Dönemli Veri Setleri Küresel Veri Setleri İklim Modellerinin Doğrulanması ATMOSFER Bulutlar Bulut Özellikleri Bulut Tepe Yükseklikleri Sis Rüzgar Vektörleri Atmosferdeki Su Yağış Yoğuşma İzleri Toz ve Aerosoller Volkanik Kül Bulutları Stratosferik Ozon ÇEVRE Okyanuslar Deniz Yüzeyi Sıcaklıkları Kara Yüzeyi Ürünleri Kar Örtüsü Çevre ile İlgili Veriler Bitki Örtüsünün Haritalanması Yangınlar TERİMLER SÖZLÜĞÜ Çevre ile İlgili Veriler 106 Terimler Sözlüğü 114 Kısaltma Listesi 120 1

4

5 ÖNSÖZ Meteosat İkinci Nesil olarak bilinen seriye ait ilk uydu, EUMETSAT adına ESA tarafından yürütülen bir geliştirme aşamasından sonra 28 Ağustos 2002 de fırlatılmıştır. Bunu yoğun bir hizmete hazırlama aşaması izlemiştir. Bu aşamada uydunun kendisinden başka EUMETSAT ın hem uyduyu kontrol etmek hem de merkezde ve Avrupa ya dağılmış yer istasyonlarında veriyi işlemek için geliştirdiği tamamen yeni yer segmenti de testlere tabi tutulmuştur. Bu hizmete hazırlık periyodunda, rutin operasyonlar var olan ilk nesil uydularla devam etmiştir. Ancak Avrupa çapında kullanıcılar Nisan 2003 ten itibaren yeni uydudan ilk verileri almaya başlamışlardır. 29 Ocak 2004 e gelindiğinde şu an Meteosat-8 olarak bilinen uydu, verilere rutin erişime izin vermeye başlamış ve tam operasyona geçmiştir. Ayrıca uydu Avrupa nın dışında Afrika ve Ortadoğu yu da içeren geniş bir görüş açısı için, verinin operasyonel olarak rutin kullanımına izin vermeye başlamıştır. Burada anlatılanlarla ilk bir yıllık tam operasyon süresince kaydedilen ilerlemeleri göstermek amaçlanmıştır. Operasyonel kurumlarda ve araştırma kurumlarında devam eden çalışmaların incelenmesiyle, MSG nin yalnız meteoroloji için değil klimatoloji ve çevreyi izlemede de kullanılabilecek önemli yetenetekleri olduğu doğrulanmaktadır. Şu anda bile yeni uydunun daha önceden yapılabilenlere azımsanmayacak ölçüde katkı sağladığına dair örnekler bulunmaktadır. Uydu geniş bir yelpazedeki konulara ve bilim dallarına yeni ve daha gelişmiş değerli bilgiler sunmaktadır. Bu ilerlemeye ait örnekler bu yayında kaydedilmiştir. Ancak unutulmamalıdır ki bahsedilenler bu yeni kompleks sistemin tam potansiyeli olmayıp yalnızca günümüze dek * elde edilen ilerlemelerdir. MSG veri akışının daha gelişmiş kullanım şekillerinden çoğu kullanışlı sonuçlar üretebilmek için birçok karmaşık işlem basamağına ihtiyaç duymaktadır. Bu basamakların her birindeki ara ürünler, bir sonraki aşamaya geçilmeden önce diğer veri kaynaklarıyla karşılaştırılarak doğrulanmak zorundadır. Bahsedilen durum sadece ara ve ön sonuçları göstermenin mümkün olduğu bu dokümandaki birçok örnekte ifade edilmiştir. Kayda değer sonuçlar veren yeni veriler, öncelikli hedef olan operasyonel hava tahminini destekleme konusunda ve diğer alanlarda kullanılmaktadır. Yeni bir uydu sistemine ait teknik özellikler ilk olarak MSG-1 in fırlatılmasından 20 yıl kadar önce tartışılmıştır. O zamanlar ilk nesil uydular oldukça başarılıydılar. Bu yüzden çoğu kişi, yeni nesil bir uydunun sadece bir miktar terfi edilmiş bir versiyon değil, performansı eski nesilden en az 10 kat fazla olan bir uydu olması gerektiğini iddia etmiştir. Bu gereklilik, yeni uydu serileriyle gözlemlenen verideki on katlık artışla karşılanmıştır. Bu sefer de bazıları on kat fazla veri üretmenin mümkün olduğunu ancak bilgi içeriğini aynı oranda artırmanın zor olabileceği görüşünü öne sürdüler. Şüphesiz bu iddia doğrudur ancak açıktır ki, MSG şimdiden sadece sağladığı veri oranında değil bilgi içeriğinde de çok büyük bir artış elde etmiştir. Bu sayede hemen hemen her ölçekteki bulutlar ve bulut sistemlerine ait görüntüleri gece ve gündüz boyunca elde etmenin yanında, bulutların iç yapılarını izleyerek iç süreçler ve durumları hakkında bilgi edinmek mümkün olmuştur. Bulut damlacık boyutu elde edilebilir, uçak buzlanmasına sebep olabilecek aşırı soğumuş su bulutları buz parçacıklı bulutlardan ayırt edilebilir, yüzey sisi gece dahi tespit edilebilir, kar örtüsü tanımlanabilir, bitki örtüsündeki büyüme görüntülenebilir. Liste bu şekilde uzamaktadır ve uydunun sahip olduğu kayda değer potansiyel ilerleyen sayfalarda ele alınmıştır. Bu yayında gösterilen örnekler Avrupa çapında yaklaşık 50 katılımcı tarafından sağlanmıştır. Bu yeni kaynağı kullanarak ortaya koydukları çalışmalar yeni veriler için duydukları coşku ve heyecanı yansıtmaktadır. EUMETSAT, çalışmalarına ait örnekleri paylaşmayı kabul eden tüm katılımcılara teşekkür etmektedir. Destekleri olmadığı takdirde, MSG nin aksine bilgi içeriği açısından çok zayıf olacak bu çalışmaya katkıda bulunanların tam listesi, teşekkürlerle yayına ilave edilmiştir. Bu yayın baştan sona okunacak şekilde hazırlanmamıştır. Bunun yerine okuyucunun ilgi duyduğu herhangi bir konuyu seçip başlaması yerinde olacaktır. Yayındaki herhangi bir noktada genel olarak sistem hakkındaki bilginin az olduğu kabul edilmektedir. Daha çok uzmanlık gerektiren gösterimler minimum seviyede tutulmuştur ve gerekli yerlerde kapsamlı terimler sözlüğünde konuyla ilgili açıklamalara yer verilmiştir. 1. kısım MSG nin ana yükü olan SEVIRI cihazının 12 görüntüleme kanalını tanıtmaktadır. 2. kısım karmaşık yer segmentiyle birlikte 2 gelişmiş cihaz hakkında bilgi sağlamakta ve sistemin bir bütün olarak daha detaylı tanımına yer vermektedir. Bu bölümde ayrıca arama kurtarma çalışmalarına sağlanan destek gibi farklı konular da yer almaktadır. 3. ve 4. kısımlar sırasıyla hava tahmini ve iklim izleme uygulamalarını tanıtmaktadır. 5. ve 6. kısımlar ise, MSG nin hem atmosferin hem de çevrenin (yeryüzü için) anlaşılmasında nasıl kullanılabileceği konusunu ele almaktadır. Son olarak ifade edilmelidir ki, görüntülerin çoğu sıcaklıkların detaylı olarak yorumlanmasını sağlamaktan çok, SEVIRI cihazının neler yapabileceğini göstermek için kullanılmıştır. Küçük görüntülerin hepsinin renk kodlarını açıklayan bir lejanta sahip olmamasının nedeni budur. EUMETSAT Ekim 2005 *:Ekim 2005 itibariyle 2

6

7 TEŞEKKÜR EUMETSAT öncelikle bu yayının ortaya çıkmasındaki tüm çalışmaları ve çabaları için editör Dr. John Morgan a teşekkür etmektedir. Ayrıca destekleri olmadan bu yayını çıkartmanın mümkün olmadığı EUMETSAT üye ülkelerinden katkıda bulunan tüm bilim insanlarına teşekkür ederiz. Alttaki liste, bu yayında kullanılan görüntülere ve yazıların bir kısmına katkıda bulunan isimlerin listesidir. Liste temel olarak editörle iletişim halinde bulunan katılımcılara aittir. Elbette araştırma çalışmalarının takım halindeki bilim insanları tarafından yürütüldüğünün farkındayız ve isimlerinden bahsedilmese bile dolaylı da olsa katkıda bulunan herkese teşekkürü bir borç bilmekteyiz. EUMETSAT ayrıca yer darlığından dolayı görüntülerine yayında yer verilemeyen az sayıdaki bilim insanına da teşekkür etmektedir ve bu kişiler gelecekteki EUMETSAT yayınlarına rahatlıkla katkıda bulunabilirler. Son olarak arama kurtarma bölümünde kullanılan görüntüler için Cospas-Sarsat sekreterliğine ve NOAA ya teşekkürlerimizi sunarız. Dr John Morgan (Editor) Quensha Associates Ltd, Sommerton UK Dr Richard P. Allan Environmental Systems Science Centre, University of Reading Dr Henrik Steen Andersen Danish Meteorological Institute (DMI) Mr Bernard Bellec Météo-France, Centre de Météorologie Spatiale Mr Wolfgang Benesch Deutscher Wetterdienst (DWD) Dr Helen Brindley Space and Atmospheric Physics Group, Imperial College, London Dr Hélène Brogniez Laboratoire de Meteorologie Dynamique CNRS/IPSL, France Professor Abel Calle Remote Sensing Laboratory of the University of Valladolid, Spain Professor Maria João Tavares da Costa Department Physics, University of Évora, Portugal Mr Patrick Donguy Météo-France, Centre de Météorologie Spatiale Mr Craig Donlon Met Office, UK Dr John Eyre Met Office, UK Dr Mary Forsythe Met Office, UK Dr Peter N. Francis Met Office, UK Ms Joanna Futyan Space & Atmospheric Physics Group,Imperial College,London Dr Bernhard Geiger Météo-France Dr Annagret Gratzki Deutscher Wetterdienst (DWD) Mr Guénolé Guével Météo-France, Centre de Météorologie Spatiale Professor John Harries Imperial College, London Mr Fernand Karcher Météo-France Mr Jérome Lafeuille Météo-France, Centre de Météorologie Spatiale Mr Pierre LeBorgne Météo-France, Centre de Météorologie Spatiale Mr Hervé LeGleau Météo-France, Centre de Météorologie Spatiale Dr Miguel A. Martinez Instituto Nacional de Meterologia (INM), Spain Dr Cyril Moulin LSCE (CEA-CNRS), Gif-sur-Yvette, France Dr Samantha Pullen Met Office, UK Ms Pirkko Pylkkö Finnish Meteorological Institute (FMI) Mr Márk Rajnai Hungarian Meteorological Service (OMSZ) Dr Bernhard Reichert Deutscher Wetterdienst (DWD) Mr Hanspeter Roesli Satellite Meteorology Consultant, Zürich Dr Roger Saunders Met Office, UK Mr Stéphane Sénési Météo-France Dr Oliver Sievers Deutscher Wetterdienst (DWD) Professor José A Sobrino. University of Valencia, Spain Dr Jean Verdebout Joint Research Centre, European Commission Miss Sarah Watkin Met Office, UK Mr Philip D Watts Visiting Scientist, EUMETSAT Dr Veronica Zwatz-Meise Austrian Central Institute for Meteorology and Geodynamics (ZAMG) 3

8 TEŞEKKÜR Öncelikle, desteğiyle her zaman yanımda olan Annem e; daha sonra, bu çalışmaya önayak olan şube müdürümüz Sn. Fatih Demir ile Sn. Meral Leman Çukurçayır a ve çeviri süresince sabırla ve güleryüzle yardım etmeyi kabul edip, çalışmanın ortaya çıkmasında büyük pay sahibi olan tüm çalışma arkadaşlarıma teşekkür ederim. Yasin Selçuk Berber Çeviri danışmanları (Alfabetik sıra ile): Sn. Aynur Bozoğlu Bille, Uzaktan Algılama Şubesi Uydu Birimi Sn. Alper Çubuk, Uzaktan Algılama Şubesi Radar Birimi Sn. Meral Leman Çukurçayır, Uzaktan Algılama Şubesi Uydu Birimi Sn. Erdem Erdi, Uzaktan Algılama Şubesi HSAF Birimi Sn. Aydın Gürol Ertürk, Uzaktan Algılama Şubesi Uydu Birimi Sn. Hakan Koçak, Uzaktan Algılama Şubesi Uydu Birimi Sn. Dr. Ali Ümran Kömüşçü, Uzaktan Algılama Şubesi HSAF Birimi Sn. Dr. Kurtuluş Öztürk, Uzaktan Algılama Şubesi Radar Birimi Sn. Dr. İbrahim Sönmez, Uzaktan Algılama Şubesi HSAF Birimi DMİ Hava Tahminleri Dairesi Başkanlığı Uzaktan Algılama Şube Müdürlüğü Nisan

9 1. MSG UYDULARINDAN GÖRÜNTÜLER 1.1 Görüntüleme Temelleri 1.2 Bulut ve Yüzey Görüntüleri 1.3 Atmosfer Görüntüleri 1.4 Yüksek Çözünürlüklü Görüntüleme 1.5 Gösterim Metotları 1.6 HRV Görüntülemenin Getirdikleri 1.7 Çok Kanallı Algılamanın Getirdikleri Dakikalık Görüntüleme Döngüsünün Getirdikleri Meteosat-8 ile başlayan Meteosat İkinci Nesil (MSG) uyduları, oldukça etkili iki cihaz taşımaktadır. İlk seri Meteosat uydularında yer alan cihazın gelişmiş bir versiyonu olan Dönen Gelişmiş Görünür ve Kızılötesi Görüntüleyici (SEVIRI) görüntü ve verileri sağladığından MSG için çekirdek görevini üstlenir. Buna ek olarak, MSG çok gelişmiş deneysel bir cihaz olan Sabit Yörüngeli Dünya Radyasyon Bütçesi (GERB) cihazını taşımaktadır. İkinci cihaz olan GERB sabit yörüngeli uydular için deneysel bir görev olarak iklim çalışmaları amacıyla eklenmiştir. Hem SEVIRI hem de GERB gelişmiş cihazlardır. SEVIRI, gelişmiş mekansal, zamansal ve spektral çözünürlüğüyle öncülünden on kat daha fazla veri sağlamaktadır ve 4 kat daha fazla görüntüleme kanalına sahiptir. Bu cihazlar hakkında teknik detaylar bu yayının ikinci kısmında özetlenmiştir. Birinci kısım ise bu cihazların yeteneklerini tanıtmayı amaçlamaktadır. 12 SEVIRI spektral kanalının amaçları ilk bölümlerde özetlenmiştir. Son bölümlerde ise etkilerine dair örnekler yer almaktadır. 5

10 1.1 Görüntüleme Temelleri Şekil 1.1.1: SEVIRI cihazının VIS 0.6 kanalından 19 Haziran 2004 tarihine ait sırasıyla saat 06:00, 12:00 ve 18:00 UTC de alınmış görüntü dizisi. Kanal, 0.6 μm deki yansıyan solar aydınlanmaya duyarlıdır ve aydınlanma gün doğumundan gün batımına kadar değişmektedir. İkinci kısımda özetlendiği üzere, MSG nin iletişim ile ilgili bazı görevleri olsa da öncelikli görevi Dünya yı görüntülemektir. Bu iş için daha detaylı olarak ikinci kısımda tanımlanmış iki özel cihaz kullanılır. Ana cihaz; 12 spektral kanalda, 15 dakikalık aralıklarla, gece ve gündüz boyunca Dünya yı gözlemleyebilen Dönen Gelişmiş Görünür ve Kızılötesi Görüntüleyici dir (SEVIRI). Bu yayında gösterilen görüntü ve türetilmiş ürünlerin çoğu SEVIRI verisini temel almaktadır. MSG ayrıca Dünya dan 2 geniş bant spektral kanalda yayılan radyasyonu ölçen bir cihaz olan Sabit Yörüngeli Dünya Radyasyon Bütçesi (GERB) cihazını taşımaktadır. Bu cihaz iklim çalışmaları için tasarlanmıştır ve 4. kısımdaki görüntülerden bazıları GERB verisini temel almaktadır. Şekil 1.1.1, Dünya nın SEVIRI cihazı tarafından VIS 0.6 kanalında (kanal 1) gün içinde aralıklarla alınmış 3 görüntüsüne yer vermektedir. Bu kanal, tayfın görünür kısmında 0.6µm merkezli dar bir spektral pencerede yansıyan solar radyasyona duyarlıdır. Şekilde gün içerisinde Güneş aydınlanmasındaki farklılıklar, ve UTC arasındaki zamanlarda görülmektedir. 4 SEVIRI kanalı olan VIS 0.6, VIS 0.8 (kanal 2), NIR 1.6 (kanal 3) ve HRV (kanal 12) benzer bir şekilde yansıyan solar radyasyona duyarlıdır. Şekil 1.1.2: SEVIRI IR 8.7 kanalından 19 Haziran 2004 te saat 12:00 UTC de (solda) ve 12 saat önce alınmış (sağda) iki görüntü. Bu kanal 8.7 μm merkezli pencere kanalındaki termal kızılötesi radyasyona duyarlıdır. Bulutlar her iki görüntüde de koyu renklerle açıkça görülmektedir. Kara yüzeyi geceleyin daha soğuk olmakla birlikte gece yarısı bile az da olsa görünür haldedir. Şekil 1.1.3: 19 Haziran 2004 te öğle vakti SEVIRI cihazının 2 kızılötesi kanalından 2 görüntü. Soldaki görüntü 10.8 μm deki pencere kanalı olan kanal 9 a aittir ve bulutlarla birlikte yüzeyi göstermektedir. 6.2 μm deki su buharı görüntüsü (sağda) aynı bulutları bulutsuz alanlardaki nemlilik desenleriyle birlikte göstermektedir. 6

11 Şekil de SEVIRI cihazının 8.7µm merkezli IR 8.7 kanalından (kanal 7) öğle ve 12 saat öncesine ait görüntüler gösterilmiştir. Kızılötesi kanalları kara, okyanus yüzeyleri ve bulutlardan yayılan termal radyasyona duyarlı olup sıcaklıklarını gösterir. Her iki şekilde de soğuk bulutlar koyu alanlar olarak ve daha sıcak (alçak seviyeli) bulutlar ve altlarındaki yüzey grinin daha açık tonlarıyla gösterilir. Öğle 12:00 panelinde kara yüzeyleri görece sıcak olduğundan açık tonlarda çok net bir şekilde görülmektedir. Ancak gece panelinde kara sıcaklığı kendisini çevreleyen okyanuslardan daha düşüktür ve orta gri renkte görünür. SEVIRI öncelikli olarak dar spektral bantlarda yayılan termal radyasyona duyarlı 7 kızılötesi kanala sahiptir. Şu ana kadar bahsedilen 11 kanal içerisinde IR 3.9 kanalı (kanal 4) özel bir durum arzeder. Kanal 3.9µm merkezli radyasyona duyarlıdır ve bu, iki rol üstlenmesi, yani gündüz ve gece yayılan termal radyasyona, aynı zamanda gündüz yansıyan solar radyasyona duyarlı olması demektir. Şekil deki IR 8.7 kanalına ait görüntüler, SEVIRI cihazının, atmosferin büyük ölçüde şeffaf olduğu dar spektral bantlardan yayılan radyasyona duyarlı pencere kanallarından aldığı görüntülerdir. Tayfın diğer kısımlarında atmosfer şeffaf değildir. Uygun spektral bantların dikkatle seçilmesiyle SEVIRI, önemli atmosferik özelliklerin görüntülerini elde edebilir. Şekil 1.1.3, solda IR 10.8 kanalı (kanal 9) ile sağda WV 6.2 kanalını (kanal 5) karşılaştırmaktadır. Kanal 9, bulutları ve yüzeyleri gösteren pencere kanalıdır. Kanal 5, troposferin üst kısımlarındaki su buharı tarafından yayılan radyasyona duyarlıdır. Her ikisi de soğuk bulutları koyu alanlar olarak göstermektedir, ancak su buharı kanalı altta bulunan karasal yüzeyi göstermemektedir. Onun yerine görüntülenen alanın yüksek seviye bulut içermeyen kısımlarında, 5-8 km yükseklikte yer alan girdap şeklindeki nemi gösterir. Bu karakteristikten faydalanan, daha sonra açıklanacak birçok uygulama vardır. Diğer kanallar atmosferin üst kısmındaki ozon dağılımını ve troposferin alt kısmındaki sıcaklığı görüntülemek için kullanılır. Şekil ve te görüldüğü gibi, görüntüler uydudan alındığı gibi gösterildiğinde, açık renkler daha yüksek radyasyon enerjisini gösterir. Bundan dolayı görünür kanal görüntülerinde bulutlar beyaz olarak görünürken kızılötesi görüntülerde siyah olarak görünür. Bu durum kafa karıştırıcı olabildiğinden kızılötesi görüntülerdeki renkler genelde tersine çevrilerek bulutların her iki tip görüntüde de beyaz olarak görünmesi sağlanır. Durumla ilgili bir örnek olan Şekil te görünür ve ters-kızılötesi kanal resmi yanyana gösterilmektedir. Bu geleneğe her zaman uyulmayabilir ya da görüntülerde belirtilmemiş olabilir ancak bu işlem, görüntünün niteliklerini etkilemez. Şekil 1.1.4: 19 Haziran 2004 öğle vakti için bir görünür VIS 0.8 görüntüsü ve bir kızılötesi pencere IR 10.8 görüntüsü. Kızılötesi görüntüdeki renkler soğuk bulutların beyaz olarak görünmesi için tersine çevrilmiştir ve görünür kanaldaki görüntüyle eşleştirilmiştir. TABLO 1.1.1: SEVIRI CİHAZININ 12 GÖRÜNTÜLEME KANALININ TEMEL KARAKTERİSTİKLERİ VE HEDEFLERİ Kanal Alternatif İsim Merkez Dalgaboyu (μm) Ana Hedefi Ch01 VIS Yer, Bulutlar, Rüzgar Alanları Ch02 VIS Yer, Bulutlar, Rüzgar Alanları Ch03 NIR Yer, Bulut Safhaları Ch04 IR Yer, Bulutlar, Rüzgar Alanları Ch05 WV Su buharı, yüksek bulutlar, atmosferik kararsızlık Ch06 WV Su buharı, atmosferik kararsızlık Ch07 IR Yer, Bulutlar, atmosferik kararsızlık Ch08 IR Ozon Ch09 IR Yer, Bulutlar, Rüzgar Alanları, atmosferik kararsızlık Ch10 IR Yer, Bulutlar, atmosferik kararsızlık Ch11 IR Sirüs bulut yüksekliği, atmosferik kararsızlık Ch12 HRV μm Yer, Bulutlar Tablo 1.1.1: Daha detaylı bir tanım Bölüm 2.2 de verilmiştir. 7

12 1.2 Bulut ve Yüzey Görüntüleri MSG nin SEVIRI cihazı, gezegeni gözlemlemek için elektromanyetik tayfın dikkatle seçilmiş 12 bölgesini kullanan 12 farklı kanala sahiptir. Kanal 12 dışındaki tüm kanallar 15 dakikalık periyotla tam Dünya diskini gözlemler. Kanal 12 yüksek çözünürlüklü görünür kanaldır ve HRV olarak da bilinir. Bölüm 3.4 ve 3.6 da HRV kanalına ait örnek görüntüler verilmiştir. Bu bölümde gösterilen tam disk kanalların ana amacı bulutların ve gezegenimizin yüzeyini gözlemlemektir. Ayrıca bu kanallar atmosferik toz ve aerosolların görüntülenmesinde de kullanılır. Şekil de yer alan görüntüler, Güneş ten gelen ve yansıyan kısa dalga radyasyona duyarlı kanallardan alınmıştır. Bu kanallar solar, görünür ya da kısa dalga kanallar olarak da bilinirler. Her kanalın kendine has karakteristiği vardır. VIS 0.6 bulutların, VIS 0.8 kara özelliklerinin ve bitki örtüsünün, NIR 1.6 buzun ve karın, NIR 3.9 ise alçak bulutların ve sisin tespitinde en iyi sonucu verir. Bu kanalların tümü bulut, bitki örtüsü sis ve diğer özelliklerin kesin dağılımlarını veren niceliksel ürünlerde ya da Şekil deki gibi niteliksel olarak kullanılabilir. Şekil 1.2.2; VIS 0.6 kanalının kırmızı renklere, NIR 1.6 kanalının yeşil renklere ve IR 3.9 kanalının mavi renklere atandığı bir kompozit RGB görüntüdür. Buradaki amaç renk kodlaması aracılığıyla değişik durumlara ait görüntülerin yorumlanmasına yardımcı olmaktır. Şekil 1.2.1: MSG SEVIRI cihazının 4 kısa dalga kanalı, temel olarak bulutlardan ve yüzeyden yansıyan solar radyasyona cevap verir. Üstten alta doğru VIS 0.6 VIS 0.8 NIR 1.6 ve IR 3.9 görülmektedir. Kanal 4 gece zamanı yayılan termal radyasyonu da tespit etmek için kullanılabilir olduğundan özel bir durum arzeder. Şekil 1.2.2: VIS 0.6 NIR 1.6 IR 3.9 RGB kompozit görüntüsü farklı bulut katmanlarını vurgulamak için SEVIRI cihazının 3 kısa dalga kanalı kullanılarak oluşturulmuştur. 8

13 Şekil teki görüntüler SEVIRI cihazının sırasıyla IR 3.9, IR 8.7, IR 10.8 ve IR 12.0 kanallarına aittir. Bahsedilen kanalların tümü bulutlardan ve okyanus ile karaların yüzeylerinden yayılan uzun dalga termal radyasyona duyarlıdır. Bu kanallar atmosferin büyük ölçüde şeffaf olduğu, elektromanyetik tayfın pencere bölgeleri olarak adlandırılan kısımlarında çalışırlar. Bu ise bulutların ve yüzeyin görüntülerinin oluşturulmasına imkan tanır. Solar kısa dalga kanallar, sadece gün ışığının var olduğu anlarda işe yararken bu kızılötesi kanallar gece ve gündüz boyunca gezegeni gözlemler. 3.9μm merkez dalgaboyuna sahip bir pencere kanalı olan kanal 4 ise, bu durumun bir istisnasıdır. Kanal, gece boyunca bu dalgaboyunda zayıf ancak çok kullanışlı olan kızılötesi radyasyonu tespit edebilir. Diğer taraftan gündüz boyunca da yaklaşık aynı şiddette yansıyan solar radyasyonu saptayabilir. Bu durumun sonucu olarak bu kanal gündüz vakti bir solar kanal, gece vakti ise kızılötesi kanal olarak nitelendirilir. Kızılötesi bir görüntünün gri tonu gözlemlenen alanın sıcaklığına bağlıdır. Dolayısıyla aynı sıcaklıktaki iki cisim aynı görünür. Bu zorluğun üstesinden gelmek için Şekil te görüldüğü gibi görüntü işleme teknikleri kullanılır. Şekil teki kanal 4 ve kanal 7 görüntülerinin aritmetik farkından bir fark görüntüsü oluşturulmuştur. Bu gösterim Güney Atlantik ve diğer yerlerdeki bulutları çok daha belirgin ve saptanması kolay hale getirmektedir. Bu tip fark görüntülerinin daha sonra açıklanacak bir çok uygulaması vardır. Şekil 1.2.3: MSG SEVIRI cihazına ait 4 kızılötesi pencere kanalı bulutlardan ve yüzeyden yayılan termal radyasyona yanıt verir. Üstten itibaren bu kanallar sırasıyla IR 3.9 IR 8.7 IR 10.8 ve IR 12.0 kanallarıdır. Şekil 1.2.4: Şekil teki IR 3.9 görüntüsünün ilgili IR 8.7 görüntüsünden çıkarılmasıyla oluşturulan bir fark görüntüsü. İşlem sonucunda Güney Atlantik üzerindeki alçak bulutun yanı sıra yüzey özelliklerinin de görünürlüğü artmıştır. 9

14 1.3 Atmosfer Görüntüleri Şekil 1.3.1: SEVIRI cihazının 2 su buharı kanalı olan WV 6.2 WV 7.3 kanallarından görüntüler. Bu iki görüntü iki farklı yükseklik katmanındaki troposferik nemlilikleri gösterir. MSG SEVIRI kanallarının dördü, bulut yüzeyleri ve diğer cisimlerden çok atmosferin kendisini gözlemleyebilme özelliğinden dolayı seçilmiştir. Atmosfer her dalgaboyunda kızılötesi radyasyona tamamen şeffaf olmadığından daha önce bahsedilen pencere kanallarına ait görüntüler bile işe yarayabilen atmosferik bulgular içerebilir. Bu bölümde yer alan 4 kanal için ise öncelikler tersine dönmektedir. Burada amaç atmosferi oluşturan öğelerden yayınlanan enerjiyi ölçmektir. Bu ise hava tahmincileri, iklimbilimciler ve çevrebilimcilerin atmosfer bileşenlerindeki varyasyon hakkında önemli bilgiler edinmesini sağlar ve birçok ürün için temel oluşturur. Şekil deki iki görüntü SEVIRI cihazının 2 su buharı kanalı olan kanal 5 ve kanal 6 ya aittir ve bu kanallar sırasıyla 6.3 μm ve 7.3 μm deki iki dar bantta su buharı tarafından yayılan radyasyonu algılarlar. Yoğunluk, troposferdeki iki katmanın nemliliğiyle ilgilidir. Şekil 1.3.2, Şekil deki iki görüntünün kompozitidir. WV 7.3 (kanal 6) kırmızı ve mavi tonlar için, WV 6.2 ise yeşil tonlar için kullanılmıştır. Bu gösterim troposfer için genel bir nemlilik deseni ortaya koyar. Nemlilik ve atmosferik su içeriğinin miktarının ölçümü de bu kanallar ile diğer kanallar kullanılarak oluşturulur. 10 Şekil 1.3.2: Şekil de gösterilen iki su buharı kanalının RGB WV 7.3, WV 6.2, WV 7.3 kompozitinde birleştirilmiş hali. Yükseklerdeki düşük miktarda nem yeşil tonlarda iken daha düşük seviyelerdeki nem açık mor renktedir.

15 Şekil 1.3.3: SEVIRI cihazının ozon moleküllerinden 9.7 μm de yayılan radyasyona duyarlı IR 9.7 kanalından (kanal 8, solda) ve 13.4 μm de CO 2 moleküllerinden yayılan radyasyona duyarlı IR 13.4 kanalından (kanal 11, sağda) görüntüler. Bu kanallar ayrıca bulutlardan ve yüzeyden yayılan radyasyona da duyarlıdır. Gereken küçük atmosferik sinyali izole etmek için bu etki, diğer kanallarla karşılaştırma yoluyla ortadan kaldırılmalıdır. Şekil te SEVIRI IR 9.7 (kanal 8) ve IR 13.4 e ait görüntüler yer almaktadır. Bu görüntüler; önceki bölümlerde gösterilen kızılötesi pencere kanallarına ait, yüzeyin açıkça görüldüğü bulut görüntülerine oldukça benzemektedir. Ancak bu kanallar aslen özel atmosferik türlere duyarlıdır. Diğer kanallar bulutları tanımlamak ve arka plandaki yüzey radyasyonunu kaldırmak için kullanılır. Bu yapıldığında arta kalan sinyal özel atmosferik durumlarla ilgili bilgi verir. Kanal 8, alt stratosferdeki ozon yoğunluğuna duyarlı iken kanal 11, troposferin en alt kısmındaki karbondioksite duyarlıdır. Bu gaz homojen bir dağılıma sahip olduğundan atmosferik sıcaklığı tahmin amacıyla kullanılır. Bu özellikler Şekil te yer alan ozon dağılımı gibi türetilen ürünlere dahil edilir. Şekil 1.3.4: Şekil te gösterildiği gibi SEVIRI IR 9.7 kanalı görüntülerinden elde edilen alt stratosferdeki ozonun dağılımı. 11

16 1.4 Yüksek Çözünürlüklü Görüntüleme Şekil 1.4.1: MSG-2 ye ait (Meteosat-9) SEVIRI yüksek çözünürlüklü görünür kanal HRV için 15 dakikalık taramanın teorik alanı (gerçek doğu-batı taraması gerektiğinde kaydırılabilir). Önceki 2 bölümde bahsedilen 11 MSG SEVIRI kanalı tam Dünya diskini 15 dakikalık aralıklarla taramaktadır. Kızılötesi kanallar günün 24 saati kullanıma uygunken görünür kanallar ancak gün ışığında kullanılabilir. Görüntü çözünürlüğünün bir ölçüsü olan örnekleme aralığı tüm bu kanallarda alt-uydu noktası (sub-satellite point) için yaklaşık 3km dir. Bu, önceki nesil uydulara kıyaslandığında oldukça önemli bir gelişmedir. Ancak SEVIRI yüksek çözünürlüklü görünür kanal HRV, performans anlamında bunun da ötesindedir ve altuydu noktası için yaklaşık 1km lik bir çözünürlüğe sahiptir. Şekil de görüldüğü üzere MSG-2 ye (Meteosat-9) ait HRV kanalı, tüm kuzey-güney mesafesini kısıtlı bir doğu-batı taramasıyla kapsar. Bu görevi MSG-2 nin fırlatılmasına dek, MSG programına ait ilk uydu olan Meteosat-8 üstlenmiştir. Ancak daha sonra görevi Meteosat-9 devralmıştır. MSG-1 ise hızlı tarama servisi (rapid scan service) ile, tam dünya diskinin üstteki 1/3 lük kısmına ait 5 dakikada bir güncellenen görüntüler sağlamaya başlamıştır. 15 dakikalık ve 5 dakikalık aralıklarla bu çözünürlükte görüntüler sağlayabilme, birçok kullanım alanı ve ileriye dönük potansiyeli olan uyduların neler yapabileceği konusunda büyük bir ilerlemedir. 9 HRV pikseli, aynı noktanın diğer herhangi bir kanala ait bir görüntüsünün tek bir pikseliyle aynı alanı kapsar. Bu durum, oldukça yüksek çözünürlüklü görüntüler sağlamanın yanında diğer kanallara ait verilerin daha gelişmiş olarak işlenmesine izin verir. 9 HRV pikseli, görüntülenen bölgenin daha düşük çözünürlüklü kanallarda karşılık gelen ilgili pikseldeki bulut varlığını kontrol etmek için kullanılabilir. Bu ise daha gelişmiş bulut tespitine ve bazı ürünler için SEVIRI verisinin piksel-altı düzeyde işlenmesine imkan tanır. Şekil 1.4.2: Şekil deki HRV görüntüsünden Güney İngiltere ye daha yakın bir bakış ve ilgili VIS 0.8 görüntüsü (alttaki panel). HRV görüntüsündeki kaydadeğer kalite açıkça görülmektedir. Şekil 1.4.3: Şekil e daha yakından bir bakış. Şekilde İtalya HRV kanalıyla birlikte VIS 0.8 kanalından görülmektedir. Şekil 1.4.4: 6 Haziran 2003 te Kanarya Adaları yakınında von Karman girdapları. 12

17 Şekil 1.4.5: 9 Mayıs 2003 te Cezayir üzerinde jet akış sirüs (ok ile gösterilmektedir). HRV görüntülerinin tam kalitesinin anlaşılması ancak Şekil ve teki gibi en yüksek çözünürlükte incelendiklerinde mümkün olur. Her iki şekil de Şekil den detaylara yer vererek sırasıyla Güney İngiltere ve İtalya yı göstermektedir. İki durumda da ilgili bölgenin SEVIRI VIS 0.8 görüntüsü karşılaştırma için gösterilmiştir ve HRV kanalının detay açısından sunduğu büyük gelişme açıkça görülmektedir. Ancak bu, 3km çözünürlüklü görünür kanalların gereksiz olduğu anlamına gelmemektedir. Tam aksine bu kanallar, HRV kanalından çok daha dar spektral bantlara duyarlıdırlar ve geniş bant HRV kanalıyla mümkün olmayan bulut tipi tespiti ve kar/buz ayrımı ile bitki örtüsünün haritalanmasında kullanılabilirler. Aslında bu kanallar birbirini tamamlar. HRV, 3km verisi işlenmeden önce özellikle bulut tespitinde faydalı olur. HRV görüntülemenin diğer örnekleri Şekil 1.4.4, ve da gösterilmektedir. Şekil Kanarya Adaları yakınındaki ticaret rüzgarları bulutlarında yer alan Von Karman girdaplarının oldukça iyi bir örneğidir. Şekil Cezayir üzerinde sirüs jet akışını gösterirken, Şekil 1.4.6, Kızıldeniz üzerindeki bir kum fırtınasına yer vermektedir. Bunlar HRV kanalının özelliklerinin sadece birkaç örneğidir ve herhangi bir görüntü bundan daha fazlasını gösterecektir. Şekil 1.4.6: 25 Haziran 2003 te Kızıldeniz üzerinde toz fırtınası. 13

18 1.5 Gösterim Metotları Hem SEVIRI hem de GERB cihazına ait MSG görüntülemesi fotoğrafik olmaktan çok dijital formatta olup; kullanıcı, görüntüleri ihtiyaç duyduğu gibi görüntüleyebilir. Görüntüler olduğu gibi gösterilebilir ya da kullanılabilirliği artırmak amacıyla manipüle edilebilir. Şekil de tayfın görünür ve kızılötesi kısımlarından alındığı gibi görüntülenen 2 klasik görüntü yer alır. En temel görüntü manipülasyonu, Meteosat Birinci Nesil ve diğer uydular için sıklıkla uygulanan kızılötesi görüntülerin doğal gri skalasını tersine çevirmektir. Bu şekilde sıcak bölgeler koyu olarak, soğuk bölgeler beyaz olarak görünür ve görüntüler bu şekilde görünür dalgaboyu görüntüleriyle kolaylıkla karşılaştırılabilir. Çünkü beyaz renk her iki görüntüde de kalın soğuk bulutları gösterir. Bu fikir geliştirilerek özel kullanım alanları için anlamlı değerleri vurgulamak amacıyla,gri skala esnetilebilir ya da farklı sıcaklık aralıkları için farklı renk kodlaması kullanımıyla bir adım daha geliştirme yapılabilir. Tüm bu teknikler her bir MSG SEVIRI spektral kanalına uygulanabilir, fakat kullanıcı nadiren 12 kanalın her birine ayrı ayrı bakar. Ayrıca bu metotlar SEVIRI cihazının multi-spektral özelliklerini ortaya çıkarmaz. Bu ilk nesil metotların bir varyasyonu da fark görüntüleri oluşturmaktır. Bu, bir görüntüdeki her bir piksel değerinin 2. görüntüde karşılık gelen piksel değerinden aritmetik olarak çıkarılmasıdır. Sonuçta oluşan fark görüntüsü ilgili seçeneklerle diğerleri gibi gösterilebilir. Şekil 1.5.1: Geleneksel VIS 0.6 (solda) ve kızılötesi IR 10.8 (sağda) görüntüleri. Her iki şekil de genelde uygulanan kızılötesi gri skala dönüşümü olmadan alındığı şekliyle gösterilmektedir. Bu tarz görüntülerin birçok uygulaması vardır. Örneğin VIS 0.8 VIS 0.6 farkı bitki örtüsü büyümesini gösterirken ve bitki örtüsü indislerinin hesaplanmasında kullanılırken; IR 3.9 IR 10.8 gece görüntüleri, en yüksek sıcaklıktaki bulutlu ortamları vurgular. Bu, sis tespitinde kullanılırken görüntüdeki çok yüksek değerler orman yangınlarına işaret eder. IR 3.9 IR 10.8 fark görüntüsünün bir örneği Şekil de gösterilmektedir. Bu, birçok kanalda rastlanan çok açık bir problemi göstermektedir: biri yüzey diğeri bulutlar için kullanılan ve birbiriyle çakışan 2 gri skala gerekmektedir. Bu durum, görüntülerin hangi kısımlarının bulutsuz, hangi piksellerin bulutlu olduğunu tanımlamak için birçok kanala ait bilgilerin kullanıldığı tasarımlar geliştirmenin önemini göstermektedir. Bu bulut maskesi bilgisi burada da gösterildiği gibi, sadece nitelik gösteren ürünler yerine miktar hakkında bilgi içeren birçok ürün geliştirilmesinde de kullanılmaktadır. Alternatif bir gösterim şekli ise her bir kanalın tek bir renk için kullanıldığı RGB ya da Kırmızı- Yeşil-Mavi görüntülerdir. İşte Şekil de, VIS 0.6 kanalının kırmızı, NIR 1.6 kanalının yeşil ve IR 10.8 kanalının mavi tonlar için kullanıldığı bir RGB kompozit görüntüdür. Bu, basit ancak oldukça güçlü bir tekniktir. Ancak kara ve bulut değerlerindeki çakışmadan dolayı, bu görüntülerin yorumlanmasında büyük dikkat gereklidir. Şekil 1.5.2: SEVIRI IR 3.9 IR 10.8 fark görüntüsü. Gri skalalar sırasıyla kara yüzeylerine (solda) ve bulut özelliklerine (sağda) karşılık gelmektedir. 14

19 Şekil 1.5.3: 31 Ekim 2003 saat 11:30 UTC de sırasıyla kırmızı, yeşil ve mavi renk bileşenlerine karşılık gelen VIS 0.6, NIR 1.6 ve IR 10.8 RGB kompozit görüntüsü. Bu tarz görüntüler belli bulut tiplerini vurgulamak için kullanılır. Örneğin RGB VIS 0.6 NIR 1.6 IR 10.8 görüntülerinde kuvvetli kırmızı tonlar kar ya da kalın bulutları, yeşil tonlar çöl veya kalın bulutlardaki küçük su damlacıklarını ve mavi tonlar okyanus veya kara yüzeylerindeki orta-düzey sıcaklıkları gösteriyor olabilir. Birçok durumda doğru yorum, hareket eden bulutları ve altındaki sabit yüzeyleri ayırt etmeye yarayan animasyon dizilerinin incelenmesi ile kolaylıkla yapılabilir. RGB görüntüleme, değişik bulut özelliklerini vurgulamak amacıyla farklı görüntü kombinasyonlarının kullanılabildiği güçlü bir araştırma ve eğitim aracıdır. Görüntü yorumlamadaki bir problem de, birçok kanalın geceden gündüze çok fazla değişim geçirmesidir. Bu şu anlama gelmektedir: RGB görüntülerdeki renkler, bulutlanmadaki değişime bağlı olarak değil, aydınlanma ya da sıcaklık seviyesiyle değişmektedir. Şekil bu problemi azaltmak için Météo-France tarafından geliştirme aşamasında olan bir ürüne ait örnektir. Multi-spektral SEVIRI verileri 24 saat boyunca en tutarlı bulut görüntülemesini sağlamak için seçilmekte ve dinamik olarak ayarlanmaktadır. Bu görüntü dizisinde Atlantik üzerinde görülen Karl kasırgasında bu yaklaşımın başarısı açıkça görülmektedir. Bu teknikle bulutların hareketi günün hangi saati olduğundan bağımsız bir şekilde izlenebilir. Şekil 1.5.4: 21 Eylül 2004 te hepsi dinamik olarak birleştirilip ayarlanmış multispektral veriyi temel alan 4 görüntüden oluşan dizi. Bu sayede bulutların görünümü 24 saatlik periyot boyunca mümkün olduğunca tutarlı olur. (Météo-France) 15

20 1.6 HRV Görüntülemenin Getirdikleri Şekil 1.6.1: Hafif bulutlu bir günde Danimarka ya ait küçük bulutlarla birlikte birçok yüzey özelliğini oldukça detaylı gösteren bir HRV görüntüsü. SEVIRI cihazı üzerindeki yüksek çözünürlüklü HRV kanalı, MSG Görüntüleme Sistemi nin en yenilikçi özelliklerinden biridir. Sahip olduğu 1km çözünürlük ve Avrupa ile Afrika nın çoğunu kapsayan 15 dakikalık tarama periyodu gibi özelliklerle önceki uygulamalardan oldukça üstündür. Meteosat-8, Ekvator üzerinde konumlandırılmasına rağmen alt-uydu noktasından çok uzakta bile etkili görüntüleme yapabilmektedir. 65 kuzey enleminde yer alan Bothnia Körfezi ndeki deniz buzunun görüntülenmesinin yanında Şekil ve de sırasıyla Danimarka ve Finlandiya üzerindeki ince bulut örtüsünün örnekleri görülmektedir. Bu iki şekil, SEVIRI cihazı ile en kuzeydeki Avrupa ülkelerinin bile detaylı olarak görüntülenebildiğini göstermektedir. 1km çözünürlüklü HRV ile, ABD ye ait kutupsal yörüngeli NOAA uydularının benzer çözünürlüğe sahip Gelişmiş Çok Yüksek Çözünürlüklü Radyometre cihazı (AVHRR) arasındaki karşılaştırma kaçınılmazdır. Şekil km yükseklikte yaklaşık tam tepeden alınmış bir AVHRR görüntüsüyle km yükseklikten aynı anda çekilmiş bir HRV görüntüsünü birlikte göstermektedir. AVHRR görüntüsü daha detaylıdır ancak günde 1 ya da 2 kez (2 uydu ile) görüntü sağlayabilir. HRV aynı detayda görüntü sağlayamamakla birlikte 15 dakikada bir güncellenir. Her iki özelliğin de kendine has ve önemli rolü vardır. Karşılaştırmalar diğer Meteosat lara ait görüntülerle de yapılabilir. Şekil 1.6.2: 7 Eylül 2003 te Avrupa nın en kuzey ülkelerinden biri olan Finlandiya nın bulutlarını ve yüzey özelliklerini gösteren bir HRV görüntüsü. Şekil 1.6.3: 19 Kasım 2003 günü saat 13:00 UTC de Alpler in NOAA AVHRR cihazına ait kanal 2 görüntüsü (üstte) ve SEVIRI HRV görüntüsü (altta). (NOAA ve EUMETSAT) 16

21 Şekil 1.6.4: Üstten itibaren Alpler e ait 5 km çözünürlükte Meteosat-7 kızılötesi kanal, Meteosat 2.5 km çözünürlükte görünür kanal ve SEVIRI 1km çözünürlükte HRV kanalı görüntüleri. Şekil teki 3 görüntü birinci nesil bir uydu olan Meteosat-7 ile MSG serisinden Meteosat-8 e aittir. En üstte 5km çözünürlüklü Meteosat-7 kızılötesi görüntü yer almaktadır. Ortada, yüksek çözünürlük modunda (2.5km) görünür kanal görüntüsü yer almaktadır. En altta ise aynı alanın SEVIRI HRV kanalı tarafından görüntülenen hali görülmektedir. Birinci nesile göre elde edilen ilerleme kayda değerdir. Bir diğer örnek olarak Şekil te HRV Batı Afrika üzerinde büyük bir konvektif fırtınayı görüntülemektedir. Fırtınanın gelişim safhasını belirlemeye yardımcı birçok detay ve yoğun aktivitenin bulunduğu yerler şekilde görülmektedir. HRV bulut ve kara yüzeyinin görüntülerini oluşturmaktan başka, yüksek çözünürlüklü bulut-izi rüzgarlarının oluşturulması (cloud-trace winds), bitki örtüsündeki büyük değişimlerin incelenmesi ve büyük seller gibi doğal olayların izlenmesini sağlayabilir. Şekil 1.6.5: 23 Nisan 2003 te Batı Afrika üstündeki ciddi bir konvektif fırtınaya ait HRV görüntüsü. Dışa taşan yüksek seviyeli sirüs (kırmızı ok) ve aşırı yükselmiş kümüloninmüs bulut tepesi (sarı ok) açıkça görülmektedir. Şekil 1.6.6: 5 Haziran 2003 saat 14:45 UTC deki bir RGB kompozit görüntüsü. HRV kanalı kırmızı ve yeşil için, kızılötesi bir kanal da mavi için kullanılmıştır ve neredeyse 3 boyutlu bir görüntü elde edilmiştir. 17

22 1.7 Çok Kanallı Algılamanın Getirdikleri Şekil 1.7.1: Sırasıyla kırmızı, yeşil ve maviye atanmış NIR 1.6, VIS 0.8 ve VIS 0.6 kanallarından oluşan RGB kompoziti. Şüphe yok ki MSG SEVIRI radyometresindeki multispektral yeteneklerden faydalanan uygulamalar oldukça fazladır ve gün geçtikçe bunlara yenileri eklenmektedir. SEVIRI cihazının 12 kanalı uzun analizlerden sonra dikkatle seçilmiştir. Her kanalın, hem genel amaçlı bir araç olarak, hem de özel bir rol üstlenmek üzere tasarlandığı söylenebilir. Örneğin birçok kanal, bulut örtüsünü görselleştirme amacıyla kullanılabilir veya kanalların bulutlardaki buzu ya da kara yüzeylerindeki bitki örtüsünü tespit etmek gibi özel yetenekleri olabilir. Kanalların tek tek ya da birlikte kullanılmasıyla elde edilen görüntülerin içerdiği bilgiler sayesinde, birçok parametrenin büyüklüğü ölçülür ve sonuçta özel bir amaca hizmet eden ürünler ortaya çıkar. Bu parametrelerin birçoğu kitabın değişik yerlerinde verilmiştir. Burada ise sadece SEVIRI görüntüleme özelliklerinden birkaçına değinilecektir. RGB görüntüleme örneklerinden birisi olan Şekil tüm seviyelerdeki bulutları, açık mavi renkte buz bulutlarını ve yeşil renkte bitki örtüsünü göstermektedir. Buzu tanımlama yeteneği, bir NIR 1.6 görüntüsü olan Şekil de daha açık tasvir edilmiştir. Kanal 3 su damlacıklarına buz parçacıklarına daha fazla yanıt verdiğinden, bulutlardaki buzu ve yerdeki karı belirlemede kullanılabilir. Şekil 1.7.2: Kuzey Atlantik üzerindeki bir cephesel sistemin NIR 1.6 görüntüsü. Şekil bu spektral kanalın buz bulutları ve aşırı soğumuş su bulutlarını ayırt edebildiğini göstermektedir. Şekil 1.7.3: VIS 0.6 kanalının VIS 0.8 kanalından çıkarılmasıyla ve bitki örtüsündeki kuvvetli artışı gösteren büyük farklılıkların, renkle kodlanmasıyla oluşturulan kanal 2-kanal 1 fark görüntüsü. Sol panel 24 Şubat 2003 e ve sağ panel 3 Haziran 2003 e aittir. 18

23 SEVIRI cihazının bitki örtüsünü görüntüleme yeteneği, VIS 0.8 ve VIS 0.6 fark görüntüsü olan Şekil te gösterilmiştir. Bu, SEVIRI verisi kullanılarak daha karmaşık bitki örtüsü indislerinin oluşturulabileceğini gösterir. Sis, SEVIRI cihazının multispektral yetenekleriyle tespit edilebilen diğer bir unsurdur. Sis geceye ait klasik kızılötesi görüntülerde, çoğu zaman neredeyse görünmezdir. Fakat Şekil Fransa üzerindeki yoğun sisi, IR 3.9 ile IR 10.8 arasındaki farktan faydalanarak gece olmasına rağmen gösterebilmektedir. Şafaktan sonra sis, SEVIRI HRV kanalıyla açıkça görülmekte ve gece elde edilen görüntüyü doğrulamaktadır. Atmosferdeki su buharı bilgisi atmosferi tam olarak anlamak için gereklidir. SEVIRI cihazının 2 su buharı kanalı; hem troposferdeki 2 katmanda bulunan su buharını göstermektedir (Şekil 1.7.5), hem de bu iki katmanın farkından atmosferin 3 boyutlu yapısını ve dikey dinamiğini anlamaya yardımcı olmaktadır. IR 3.9 kanalı, Şekil te görüldüğü gibi sisi tespit etmesinin yanında SEVIRI cihazının tüm kızılötesi kanalları içerisinde ısıya en duyarlı olanıdır. Bu duyarlılık kanal 4 ün özellikle orman yangınlarının tespitinde etkili olmasını sağlar (Şekil 1.7.6). SEVIRI yeteneklerinin bu küçük örneği ile, SEVIRI nin daha sonraki bölümlerde özetlenen birçok kullanım şekline bir giriş sunulması amaçlanmıştır. Fakat açıktır ki SEVIRI, uydu ile görüntülemede büyük bir ilerleme sunmaktadır. Şekil 1.7.4: 14 Temmuz 2003 te Güneybatı Fransa üzerinde bir sis oluşumu. Sis gece zamanı IR 3.9 IR 10.8 fark görüntüsünde ve gün doğumundan sonra HRV görüntüsünde açıkça belirlenmiştir. Aradan geçen yaklaşık 7 saatlik periyotta sis karanın daha iç kesimlerine ilerlemiştir, ancak süreklilik açıkça görülmektedir. Şekil 1.7.5: SEVIRI cihazının 2 su buharı kanalı olan WV 6.2 WV 7.3 kanallarından bir çift görüntü. (ZAMG, Austria) Şekil 1.7.6: 25 Haziran 2003 te IR 3.9 kanalından Angola ve Kongo daki orman yangınları. Kırmızı/turuncu renkler, yüksek sayısal değerlere karşılık gelmektedir. 19

24 Dakikalık Görüntüleme Döngüsünün Getirdikleri Şekil 1.8.1: SEVIRI VIS 0.6 ve VIS 0.8 verilerinden türetilen aerosol optik derinlik haritaları. Soldaki panel saat 12:00 UTC deki tek bir görüntüyü temel almaktadır ve kapsamı kutupsal yörüngedeki tek bir uyduyla karşılaştırılabilir. Sağdaki panel saat 08:00 den 16:00 UTC ye kadar saatlik aralıklarla alınmış 9 görüntüden hesaplanmıştır ve kapsamı oldukça artmıştır. (Laboratoire des Sciences du Climat et de l Environnement) 15 dakika sıklıkla güncellenen görüntüler sağlayabilen SEVIRI cihazı bu yetenek sayesinde, bulutların hareketiyle arada oluşan boşluklardan alttaki katmanları ya da okyanus ve kara yüzeylerini görebilir.bunun anlamı Dünya nın bulutsuz görüntüsüne ihtiyaç duyan Şekil 1.8.2: 15 Ekim 2004 saat 07:45 UTC için multispektral SEVIRI verilerinin işlenmesiyle elde edilen Atmosferik Hareket Vektörleri. Şekil Orta Afrika daki büyük konvektif fırtınalarda yüksek seviyelerde gerçekleşen dışa taşmaya ait detayları göstermektedir. Sarı vektörler VIS 0.8 görünür dalgaboyu görüntülerinin izlenmesiyle elde edilirken kırmızı vektörler IR 10.8 kızılötesi görüntülerini temel almaktadır. Açık ve koyu mavi görüntüler ise sırasıyla su buharı WV 6.2 ve WV 7.3 kanal görüntülerini temel almaktadır. ürünlerin, bu verilerle daha geniş bir kapsamla elde edilebilmesidir. Bu durum, bilgisayar ekranında animasyon haline getirilmiş görüntülerden daha iyi anlaşılır. Şekil sabit yörüngeli uydudan sık görüntüleme elde edilmesine yönelik faydanın bir örneğidir. Şekilde Aerosol Optik Derinliği nin (AOD) gösterildiği iki harita yer almaktadır. Soldaki panel, VIS 0.6 ve VIS 0.8 den türetilen öğle vakti saat deki tek bir görüntüyü göstermektedir. Burada karalar üzerindeki verilerin elde edilmesi amaçlanmamıştır, ancak okyanuslar üzerinde bile gri renkte görülen veri içermeyen geniş boşluklar bulunmaktadır. Bunun sebebi bulut örtüsü, okyanuslar üzerindeki Güneş parıltısından kaynaklanan kirlilik ve Dünya nın sınırlarında aydınlanmanın bulunmayışıdır. Sağdaki panel ise 1 saatlik aralıklarla alınmış 9 görüntü kullanıldığında elde edilen veridir. Verinin kapsamı, dizide kullanılan 9 görüntünün bazılarında değişen bulut örtüsü, değişik Güneş ışığı açısı ve Dünya nın sınırlarındaki 20

25 daha iyi aydınlanma sebebiyle artmıştır. Şekil 1.8.2, Orta Afrika daki büyük bir konvektif fırtınanın üzerindeki dışa taşmayı gösteren Atmosferik Hareket Vektörleri nin (AMV) bir örneğidir. Bu ölçüdeki bir detay seviyesi önemlidir, çünkü daha iyi anlaşılması gereken bu konvektif olay, global sirkülasyon düzeninin enerji kaynağıdır. Bu tarz bulut sistemlerinde rüzgar vektörlerini izlemek için kullanılan vektörler hızla değiştiklerinden, AMV lerin elde edilmesi için 15 dakikalık döngü süresinin önemi ortaya çıkmaktadır. Bu duruma ait sayısal değerlere Şekil te yer verilmiştir. Şekil, İngiltere Meteoroloji Servisi nin uydu AMV lerinin rutin izleme sonuçlarını göstermektedir. Şeklin grafikleri Eylül 2004 boyunca EUMETSAT tarafından Meteosat-7 ve Meteosat-8 den (MSG) gün gün elde edilen vektörlerle alakalıdır. Meteosat-7 nin performansı kırmızıyla Meteosat-8 in performansı maviyle gösterilmiştir. Tablolar tropikal bölgeyle, Meteosat-7 nin kızılötesi kanalıyla ve Meteosat-8 in IR 10.8 kanalıyla sınırlanmıştır. Sağ alttaki panelde görüldüğü gibi, bir tek SEVIRI kanalından elde edilen AMV sayısı, Meteosat-7 den elde edilen sayıya göre oldukça fazladır. Diğer 3 paneldeki kalite göstergelerinde; SEVIRI ürünlerinin Meteosat-7 kalitesine sadece birkaç aylık algoritma ayarlamasıyla ulaşması kayda değerdir. Bu gelişme birkaç sebebe bağlanabilir. SEVIRI verisinin daha iyi çözünürlüğe sahip olması onu, hedefleri belirleme ve tespit etmede daha etkin yapmaktadır. Bir diğer faktör SEVIRI deki kanal sayısının fazlalığıyla yükseklik değerinin belirlenmesinin ve kalite kontrolünün daha iyi yapılmasıdır. Bunlara ek olarak 15 dakikalık döngü de önemli bir faktördür. Çünkü bu süre içerisinde bulut özellikleri 30 dakikalık Meteosat Birinci Nesil döngüsüne kıyasla daha az değişmektedir. Bu, görüntüden görüntüye değişen düzenin tanımlanabilmesini kolaylaştırır. Son bir örnek olarak Şekil te, 3 saatlik ve 48 saatlik verilere dayanarak elde edilen Deniz Yüzey Sıcaklığı (SST) ürününün mekansal kapsamı gösterilmektedir. Alttaki panelin kapsamı oldukça artmıştır. Çünkü panel, bulut örtüsü arasındaki boşluklar arasından görünen okyanusun, 15 dakikalık aralıklarla çekilmiş yaklaşık 200 görüntüsünden faydalanmaktadır. Kutupsal yörüngeli bir uydu daha yüksek çözünürlüklü veri sağlayabilir ancak aynı kapsamı elde etmesi haftalar sürebilir. Şekil 1.8.3: Eylül 2004 ayı boyunca Meteosat-7 ye (kırmızı eğriler) ve Meteosat-8 e (MSG - mavi eğriler) ait tek bir kızılötesi kanaldan oluşturulan AMV lerin sayı ve kalitelerinin analizi. Yatay ölçek ayın günlerine karşılık gelirken dikey ölçeğe ait birim, sağ alttaki AMV sayısını gösteren panel hariç m/sn dir. SEVIRI cihazının 15 dakikalık görüntüleme döngüsüyle AMV sayısı ciddi ölçüde artmıştır. Benzer şekilde SEVIRI den elde edilen ürünlere ait kalite göstergeleri de sadece birkaç aylık bir kalibrasyona rağmen oldukça yüksek düzeydedir. Şekil 1.8.4: SEVIRI görüntülerinden 3 saatlik ve 48 saatlik periyotlar için türetilen Deniz Yüzey Sıcaklıkları (SST). Alttaki panel 15 dakikalık aralıklarla alınmış yaklaşık 200 SEVIRI görüntüsünden faydalandığından çok daha geniş bir kapsama sahiptir. (Météo-France) 21

26 22

27 2. MSG SİSTEMİ 2.1 Sisteme Genel Bir Bakış 2.2 SEVIRI Radyometresi 2.3 GERB Cihazı 2.4 Arama Kurtarma (S&R) Servisleri 2.5 Uydu Verisi Uygulama Merkezleri 2.6 Meteorolojik Ürün Oluşturma Servisi 2.7 EUMETCast Sistemiyle Veri Dağıtımı Meteosat İkinci Nesil (MSG) sadece gelişmiş tasarımlı bir uydu serisi değildir. Uydular son kullanıcılara doğrudan, dolaylı ve kapsamlı servisler sağlayan birleşik bir sistemin parçalarıdır. Bu karmaşık sistemin ana bileşenleri bu bölümde incelenmiştir ve bu şekilde uygulamalar hakkındaki diğer bölümlerin anlaşılmasını kolaylaştırmak amaçlanmıştır. Bu kısa girişte ele alınan tüm konular hakkındaki detaylar diğer EUMETSAT yayınlarında verilmiştir. 23

28 2.1 Sisteme Genel Bir Bakış Meteosat İkinci Nesil (MSG), Avrupa ya ait sabit yörüngeli uydu sistemi ve ilgili altyapının ikisine birden verilen addır. Sistem, ilk fırlatıldığı 1977 tarihinden günümüze dek 20 yıldan fazla süredir meteoroloji camiasına hizmet eden ve çok başarılı olan orijinal Meteosat serisinin yerini alması için geliştirilmiştir. Yeni uydu sistemi 2018 yılına kadar gözlem ve servis sağlaması umulan 4 adet benzer MSG uydusundan oluşmaktadır. Bu uydulardan üçü orijinal programda onaylanmış olup, dördüncüsü 2004 yılında programa eklenmiştir. Uydular hem merkezi hem de dağılmış işleme elemanlarının yanında, yeni dahil edilmiş kullanıcı sistemlerinden oluşan tamamen yeni bir altyapıyla desteklenmektedir. Sisteme ait ana elemanların bir şematiği Şekil de gösterilmiştir. MSG sistemi EUMETSAT ve Avrupa Uzaj Ajansı (ESA) tarafından ortak geliştirilmiştir. ESA, MSG-1 prototip uydusunu EUMETSAT gereksinimlerine göre geliştirmiş ve EUMETSAT geliştirme maliyetlerinin 3 te birini karşılamıştır. EUMETSAT ayrıca ilkinden sonraki tüm uyduların tedariği ile 4 uydunun da fırlatılışı, yer segmentinin geliştirilmesi ve MSG sisteminin işletilmesi maliyetlerini karşılamaktadır. İlk GERB cihazı deneysel bir yük olarak MSG ye dahil edilmiştir. Bu araştırma görevi, bir ESA bildirisinin sonucu olarak; İngiltere Ulusal Çevre Araştırma Konseyi adına, Rutherford Appleton Laboratuarı (RAL) tarafından yönetilen bir Avrupa komisyonu tarafından geliştirilmiştir. EUMETSAT MSG-2 MSG-3 MSG-4 için de GERB görevini devam ettirmeye ve ilgili cihazların tümünü ve operasyonlar için kaynak sağlamaya karar vermiştir. Şekil 2.1.1: MSG uydusu İlk Meteosat serisinde olduğu gibi yeni uydulardaki ana yük, dönerek tarayan bir görüntüleme radyometresidir ve her uydu detaylı bir iletişim paketi taşımaktadır. Ancak görüntüleme sistemindeki değişim çok büyüktür. MSG orijinal Meteosat ta yer alan 3 kanalın aksine toplam 12 görüntüleme kanalına sahiptir ve 30 dakika yerine 15 dakikalık aralıklarla görüntü oluşturabilir. MSG uydusu silindirik şekilli olup yuvarlak yüzeylerinin çoğu solar panel kaplıdır. Şekil 2.1.2: Yazıda bahsedilen ana bileşenleri gösteren MSG sistemine ait şematik. 24