Il nuovo satellite meteorologico Meteosat-12 produce immagini satellitari della Terra con una risoluzione temporale e spaziale più elevata rispetto ai suoi predecessori. Grazie a canali aggiuntivi, consente anche di visualizzare proprietà specifiche delle nuvole e della superficie terrestre. Nel blog di oggi illustriamo queste capacità analizzando il prodotto “Cloud Phase RGB”.
Nel blog odierno analizziamo nel dettaglio uno dei nuovi prodotti satellitari forniti da MeteoSat-12, il prodotto "Cloud Phase RGB". In questa immagine satellitare - presupponendo una minima conoscenza geografica del rilievo della regione alpina - il mare di nebbia che sovrasta le pianure del versante settentrionale delle Alpi e le zone limitrofe di Francia e Germania è intuitivamente riconoscibile nei toni dal bianco-beige al rosso leggermente rosato.
Diamo un'occhiata più da vicino allo stesso prodotto del giorno domenica 29 dicembre 2024 alle ore 1000 UTC: per interpretare meglio la particolare combinazione di colori utilizziamo una chiave cromatica. Come ulteriore aiuto, accanto all'immagine satellitare sono state inserite tre immagini di webcam, che rappresentano contemporaneamente la percezione visiva del paesaggio con l'occhio umano.
Una caratteristica sorprendente e molto utile di questa immagine satellitare sono le aree blu scuro coperte di neve e ghiaccio, che sono delineate in modo netto dal terreno e dalle nuvole, consentendo così una dettagliata rappresentazione della distribuzione della nebbia.
Non preoccupatevi, non si tratta di un errore di colorazione, ma di un espediente voluto per rendere visibili specifiche proprietà delle superfici.
In questa immagine satellitare vengono utilizzati tre diversi canali dello strumento (Flexible Combined Imager, FCI), che misurano la luce solare riflessa in tre diverse gamme spettrali. Questi sono assegnati alle tre componenti cromatiche rosso, verde e blu. Le diverse proprietà di riflessione delle superfici terrestri o nuvolose vengono così combinate ed evidenziate nelle corrispondenti tonalità di colore. Vediamo prima i tre diversi canali separatamente in una classica illustrazione in bianco e nero.
Il sensore misura la riflettività della superficie terrestre in tutti e tre gli intervalli spettrali coperti dai canali. Nelle classiche immagini satellitari di questo tipo, le superfici più riflettenti sono rappresentate in bianco e quelle non riflettenti in nero.
Le montagne innevate e il mare di nebbia che sovrasta la pianura riflettono intensamente la luce solare, in particolare nella gamma spettrale del visibile (VIS 0,6, in basso a sinistra), e appaiono quasi bianche. Il mare Adriatico, invece, riflette pochissimo la luce solare verso il sensore e appare grigio scuro nell'immagine VIS 0.6. Le superfici senza neve sono una via di mezzo.
L'occhio umano percepisce la radiazione riflessa in modo molto simile: senza occhiali da sole siamo abbagliati dalla neve intorno a noi quando sciamo in inverno. Anche il mare di nebbia ci appare relativamente luminoso se visto dall'alto, poiché le sue nuvole di acqua liquida riflettono fortemente la luce solare in tutte le direzioni.
Nel canale Near Infrared, tuttavia, la percezione cambia, come mostra il confronto con le immagini NIR 1.6 e NIR 2.2 qui sopra. Mentre il mare di nebbia continua a riflettere fortemente e quindi appare bianco, le superfici coperte di neve appaiono più scure, nei toni del grigio. In questi intervalli spettrali, parte della radiazione viene assorbita dal ghiaccio, mentre l'acqua liquida nella nube di nebbia riflette ancora fortemente la radiazione solare incidente verso il sensore.
Poiché noi esseri umani preferiamo vedere le cose a colori piuttosto che in bianco e nero, ora combiniamo queste proprietà fisiche della superficie terrestre e la sua interazione con la radiazione solare nei vari intervalli spettrali misurati dal satellite con le tre componenti cromatiche rosso, verde e blu. È sufficiente sostituire il colore bianco delle superfici altamente riflettenti nelle tre singole immagini satellitari con il rosso, il verde e il blu e sommare le tre immagini precedentemente in bianco e nero per ottenere un'immagine a colori.
È ora chiaro perché le montagne innevate appaiono blu nel prodotto Cloud Phase RGB: Quando si mescolano i tre componenti rosso, verde e blu (RGB), le Alpi senza nuvole ma coperte di neve ricevono un'elevata proporzione di blu dal canale VIS 0.6, ma proporzioni inferiori di rosso e verde dai due canali NIR.
Il mare di nebbia sull'Altopiano svizzero, ad esempio, è completamente diverso: tutti e tre i canali contribuiscono con un'elevata percentuale dei rispettivi colori rosso, verde e blu, risultando in un colore bianco-beige chiaro o leggermente rosato quando vengono sommati. Il terreno non innevato invece contribuisce solo in minima parte alle tre componenti cromatiche, generando una tonalità meno chiara e più bruno-terrosa quando viene mescolata.
Questo processo di miscelazione può essere riprodotto utilizzando uno “strumento pipetta”, disponibile in molti programmi di editing di immagini per valutare le componenti RGB in un pixel. Nella tabella seguente sono state esaminate le componenti RGB dei pixel in diverse regioni:
La legenda dei colori nell'immagine Cloud Phase RGB (in alto) rivela che dietro le diverse sfumature di colore si nascondono diverse proprietà della superficie terrestre. Infatti, i canali del Near Infrared sono stati collocati specificamente nei rispettivi intervalli spettrali per poter osservare le proprietà microfisiche della superficie delle nubi, come le dimensioni delle gocce.
Descrizioni più dettagliate del prodotto Cloud Phase RGB, informazioni generali sul nuovo satellite Meteosat-12 e immagini satellitari attuali sono disponibili sui seguenti siti web:
Una rappresentazione animata delle immagini satellitari Cloud Phase RGB del giorno 29.12.2024 mostra la persistenza della nebbia sulle pianure. Solo pochi spiragli si sono aperti nel mare di nebbia. A differenza della Svizzera, sulla Francia si possono osservare interessanti strutture fini, che indicano da un lato un flusso occidentale al limite superiore della nebbia (movimento) e dall'altro una diversa distribuzione delle dimensioni delle gocce di nuvola (tonalità di colore).