Giới thiệu các kênh ảnh hơi nước từ vệ tinh Himawari-8 và một vài ứng dụng - Bản tin KHCN&HTQT Quý II năm 2020

Ảnh hơi nước (WV) thu được từ bức xạ do hơi nước phát xạ ở bước sóng lân cận 6 - 7 µm. Đây không phải là cửa sổ khí quyển nhưng là một phần của phổ mà ở đó hơi nước là khí hấp thụ chiếm ưu thế. Ảnh hơi nước rất hữu ích trong việc phân biệt các khu vực ẩm và khu vực khô. Ở tầng trung và tầng cao khí quyển nó sẽ cho ta thông tin về gió và các dòng chảy xiết. Các màu tối hơn cho ta biết ở đó không khí khô hơn, còn màu trắng sáng hơn thì không khí ẩm hơn [1].

Hình 1: Ảnh minh họa sản phẩm kênh ảnh hơi nước WV từ vệ tinh Himawari-8

Đối với thế hệ vệ tinh MTSAT-2 của Nhật trước đây chỉ có một kênh ảnh IR3 (6.2 µm) đo bức xạ hơi nước. Vệ tinh Himawari-8 hiện nay tăng số kênh ảnh đo bức xạ này lên thành 3: WV (6.2 µm), W2 (7 µm) và W3 (7.3 µm).

Kênh WV cho biết thông tin về mức phát xạ của hơi nước hiện diện ở lớp trên cùng, nghĩa là nếu xuất hiện hơi nước ở nhiều tầng thì thông tin từ kênh sóng này cho biết mức bức xạ của lớp hơi nước ở tầng cao nhất. Kênh W2 và W3 bị hấp thụ bởi hơi nước ít hơn nên những bức xạ đo được bởi vệ tinh qua các kênh sóng này bao gồm cả những bức xạ từ hơi nước tầng trung và tầng thấp (xem hình 2). Nhiệt độ chói ở cùng một vị trí được quan trắc bởi từng kênh sẽ cho giá trị tăng dần theo thứ tự: T_WV < T_W2  < T_W3.

Hình 2: Sơ đồ minh họa năng lượng bức xạ các kênh hơi nước của vệ tinh Himawari-8

Từng kênh ảnh đơn lẻ cung cấp những thông tin dựa trên các đặc tính hấp thụ/bức xạ của dải tần tương ứng. Việc kết hợp nhiều kênh sóng tạo ra ảnh màu RGB thích hợp sẽ giúp người dùng dễ dàng quan sát các hiện tượng hơn. Sản phẩm kết hợp ảnh hơi nước RGB dưới đây sử dụng tổ hợp 03 kênh ảnh: IR, WV và W3.

Bảng 1. Thông số đầu vào tạo ảnh hơi nước RGB [2]

Hình 3: Sản phẩm ảnh kết hợp từ các kênh hơi nước của vệ tinh Himawari-8

Với chỉ dẫn theo thang màu, người dùng sẽ dễ dàng phân biệt một số hiện tượng liên quan đến sự xuất hiện của hơi nước trong các tầng khí quyển. Một vài ứng dụng cơ bản:

• Dòng ẩm tầng thấp có thể được quan sát nhờ vào kênh sóng 7.3µm;
• Cấu trúc xoáy: phân biệt rõ hơn các dòng ẩm, dải mây;
• Dễ phát hiện dòng xiết hơn so với quan sát trên từng kênh ảnh đơn lẻ

Tuy vậy, sản phẩm kết hợp kênh RGB này vẫn còn những hạn chế như việc không thể phát hiện được sương mù và mây tầng hay các hiện tượng ở tầng thấp khác, khó có thể phân biệt các lớp mây tầng cao.

Các kênh ảnh hơi nước từ vệ tinh Himawari-8 cho phép phát hiện sự xuất hiện hơi nước ở các tầng khí quyển. Ảnh kết hợp màu RGB từ các kênh hơi nước cùng với kênh ảnh hồng ngoại giúp các hiện tượng được hiển thị bằng màu sắc, phân biệt dễ dàng hơn. Cùng với những tùy biến trong việc kết hợp, hiệu chỉnh màu sắc từ nhiều tổ hợp kênh khác từ vệ tinh Himawari-8, cung cấp cho người dùng những hình ảnh trực quan và rõ ràng hơn về các hiện tượng thời tiết.

Tài liệu tham khảo:

[1]. Nguyễn Văn Tuyên, Khí tượng vệ tinh, Nhà xuất bản ĐHQGHN, 2007.

[2]. Japan Meteorological Agency, “New recipes of RGB composite images from Himawari-8”, 2016.

Nguyễn Quang Vinh - Đài Khí tượng cao không

Tổng hợp: Vụ KHQT