A satellite-based low-level stratus detection in Spain

Ponencia presentada en: XXXIII Jornadas Científicas de la AME y el XIV Encuentro Hispano Luso de Meteorología celebrado en Oviedo, del 7 al 9 de abril de 2014

Distribución probabilística de los extremos globales de precipitación.

Las precipitaciones máximas mundiales siguen un patrón matemático de distribución temporal, con un índice de precipitación (n) de máxima eficiencia entre el origen convectivo y advectivo. Habitualmente, se estima que la frecuencia de dichas precipitaciones es extraordinariamente baja, según la estadística de cada estación. Sin embargo en la isla de La Réunion se han registrado 6 récords globales desde 1958, lo cual supone una media aproximada de un récord cada 9 años. En este trabajo proponemos un método para estimar la probabilidad de retorno para conjuntos de estaciones, basado en una función potencial de la distribución de probabilidad y de la distribución temporal de la precipitación. Los resultados obtenidos muestran que los récords globales presentan una alta similitud entre sí, con una precipitación equivalente en un minuto de aproximadamente 49 ± 2 mm. Sin embargo, existen algunas diferencias; por ejemplo, el récord de 2007 (4869 mm en 4 días) presenta un valor estimado de 64 mm en un minuto. Finalmente se propone una curva de Intensidad-Duración-Frecuencia para los récords mundiales, estimándose que el retorno esperado para el actual récord es del orden de 100 años, considerando el conjunto de las estaciones que han registrado los récords. The global maximum precipitations behave according to a mathematical pattern of time distribution, with a precipitation index (n) indicating maximum effi ciency between the convective and advective origin. Usually, it is estimated that the frequency of said rainfall is extremely low, according to the statistics of each station. However, in the island of La Réunion there have been recorded 6 global records since 1958, which represents a rate of around one record every 9 years. We propose a method for estimating the probability of return for sets of stations, based on a power function of the probability distribution and temporal distribution of rainfall. The results indicate that global records show a high similarity among themselves, with an equivalent precipitation in one minute of approximately 49 ± 2 mm. However, there are some differences. For example, the record of 2007 (4869 mm in 4 days) has an estimated value of 64 mm in one minute. Finally, we introduce a curve of intensity-duration-frequency for world records, estimated that the expected return for the current record is around 100 years, considering the set of the 18 stations that have measure extreme registers

Estudio climático del exponente “n” de las curvas IDF: aplicación para la Península Ibérica

El análisis de las precipitaciones máximas suele llevarse a cabo mediante curvas IDF (Intensidad-Duración-Frecuencia), que a su vez pueden expresarse como curvas IMM (Intensidades Medias Máximas). En este trabajo, hemos desarrollado un índice “n”, definido a partir del exponente que se obtiene de ajustar las curvas climáticas IDF a las curvas IMM. Dicho índice proporciona información sobre el modo en que se alcanzan las precipitaciones máximas en una determinada zona clim´atica, atendiendo a la distribuci´on temporal relativa de las intensidades m´aximas. A partir del an´alisis clim´atico del ´ındice “n”, en la Pen´ınsula Ib´erica se pueden distinguir grandes zonas caracterizadas por m´aximos de lluvia de origen m´as tormentoso (interior peninsular) y ´areas caracterizadas por m´aximos de lluvia de origen m´as frontal (suroeste, litoral atl´antico y litoral mediterr´aneo). Adem´as, estas ´areas pueden subdividirse m´as espec´ıficamente seg´un la persistencia de las precipitaciones m´[email protected]

Espectroradiometría de campo del visible al infrarrojo térmico de muestras con características espectrales singulares

La calibración de sensores a bordo de satélite requiere medidas espectrales de campo simultáneas al paso del satélite. El objetivo de este trabajo es determinar y validar el protocolo óptimo para medir en el campo espectros de reflectividad (del visible al infrarrojo cercano) y emisividad (en el infrarrojo térmico) de muestras con características espectrales singulares (calcita, cuarzo, yeso y sal). Los espectrorradiómetros analizados son el Ocean Optics USB2000+ (200-1100 nm) y e

Impact of Initial Soil Temperature Derived from Remote Sensing and Numerical Weather Prediction Datasets on the Simulation of Extreme Heat Events

Extreme heat weather events have received increasing attention and has become of special importance as they can remarkably affect sectors as diverse as public health, energy consumption, water resources, natural biodiversity and agricultural production. In this regard, summer temperatures have become a parameter of essential interest under a framework of a hypothetical increase in the number of intense-heat conditions. Thus, their forecast is a crucial aspect bearing in mind a mitigation of the effects and impacts that these intense-heat situations could produce. The current work tries to reach a better understanding of these sorts of situations that are really common over the Western Mediterranean coast. An extreme heat episode that took place in the Valencia Region in July 2009 is analysed, based on the simulations performed with the Regional Atmospheric Modeling System (RAMS). This event recorded maximum temperatures exceeding 40 °C amply extended over the region besides reaching minimum temperatures up to 25.92 °C. We examine the role of improved skin and soil temperature (ST) initial conditions in the forecast results by means of different modelling and satellite-derived products. The influence of incorporating the Land Surface Temperature (LST) into RAMS is not found to produce a meaningful impact on the simulation results, independently of the resolution of the dataset used in the initial conditions of the model. In contrast, the introduction of the ST in lower levels, not only the skin temperature, has a more marked decisive effect in the simulation. Additionally, we have evaluated the influence of increasing the number of soil levels to spread deeper underground. This sensitivity experiment has revealed that more soil levels do not produce any meaningful impact on the simulation compared to the original one. In any case, RAMS is able to properly capture the observed patterns in those cases where a Western advection is widely extended over the area of study. This region’s variability in orography and in distances to the sea promotes the development of sea-breeze circulations, thus producing a convergence of two opposite wind flows, a Western synoptic advection and a sea-breeze circulation. As a result, the RAMS skill in those cases where a sea breeze is well developed depends on the proper location of the boundary and convergence lines of these two flows.This work has been funded by the Spanish Ministerio de Economía y Competitividad and the European Regional Development Fund (FEDER) through the project CGL2015-64268-R (MINECO/FEDER, UE), by the Regional Government of Valencia through the project PROMETEOII/2014/086 and by the Spanish Ministerio de Economía y Competitividad through the project CGL2011-30433-C02-02 (MINECO)

Acelerando la generación automática de mapas de emisividad en el infrarrojo térmico mediante OpenCL

[ES] La medida a distancia de la temperatura de la superficie terrestre desde satélites artificiales permite obtener una visión global de esta magnitud de forma continua y periódica. Esto permite el estudio de su evolución en el tiempo y el espacio, y tiene importantes aplicaciones en diversos campos científicos como la predicción meteorológica, la detección de incendios forestales, el cambio climático, etc. El problema fundamental de realizar esta medida a partir de datos de satélite es la necesidad de corregir los efectos debidos a la absorción de la atmósfera y a la emisividad de la superficie medida. Estas correcciones se realizan empleando un algoritmo de tipo split-window, que tiene una dependencia explícita con la emisividad. El objetivo principal del presente trabajo ha consistido en diseñar un algoritmo que combine el método de cobertura vegetal y los mapas de usos de suelo GlobCover, e implementar una aplicación que permita calcular y generar, de forma completamente automática, mapas de emisividad del territorio europeo a partir de imágenes tomadas por el sensor AATSR (Advanced Along Track Scanning Radiometer) del satélite Envisat de la ESA. Estas imágenes se combinarán para formar composiciones mensuales, de modo que se minimice el efecto derivado de la nubosidad. El algoritmo diseñado permite calcular la emisividad efectiva en una superficie heterogénea, a partir de los usos de suelo en dicha superficie y el porcentaje de cobertura vegetal que contiene, de forma automática, con un error menor del ±1% en la mayoría de superficies. Además, debido a que éste tipo de productos forman parte de las entradas de otros procesos más costosos, en este trabajo se ha empleado la programación de propósito general en la GPU para reducir el tiempo de ejecución necesario para producir los mapas de emisividad. Se ha utilizado la tecnología OpenCL, para implementar dicha solución. La importancia de este trabajo radica en que, hasta ahora, no existían mapas específicos para este sensor ni un algoritmo que permitiera producirlos de forma automática.[EN] The remote sensing measurement of land surface temperature from satellites provides a monitoring of this magnitude on a continuous and regular basis, which is a critical factor in many research fields such as weather forecasting, detection of forest fires or climate change studies, for instance. The main problem of measuring temperature from space is the need to correct for the effects of the atmosphere and the surface emissivity. These corrections are done using a split-window algorithm. Therefore, the goal of this work is to propose an automatic procedure based on the Vegetation Cover Method, combined with the GLOBCOVER land surface type classification to automatically obtain land surface emissivity maps for AATSR split-window bands and to develop a system which implements it. The emissivity estimates have been compared with ground measurements in two validation cases in the area of rice fields of Valencia, Spain. The results show that the error in emissivity of the proposed methodology is of the order of ±0.01 for most of the land surface classes considered. This type of products are part of the inputs of more complicated processes, so in this paper the general purpose programming on the GPU paradigm has been applied to reduce the execution time required to produce the emissivity maps. OpenCL technology was used to implement this solution. The importance of this work is that no maps for this specific sensor nor an algorithm to produce them automatically were available until now.Caselles Martí, VE. (2012). Acelerando la generación automática de mapas de emisividad en el infrarrojo térmico mediante OpenCL. http://hdl.handle.net/10251/17887Archivo delegad