Satélite Meteorológico GOES

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Universidade Federal de Pelotas
Centro de Engenharias
Engenharia Ambiental e Sanitária
Sensoriamento Remoto e Geoprocessamento
Caracterização do Satélite Meteorológico GOES 
Pelotas, 9 abril de 2015.
Joane Szortika Quadros
Caracterização do Satélite Meteorológico GOES 
Trabalho apresentado como requisito parcial para a obtenção da primeira nota em Sensoriamento Remoto e Geoprocessamento, baseado no Satélite Meteorológico GOES.
	
Profª. Dr.ª Diuliana Leandro
Pelotas, 9 de abril de 2015.
Sumário
1. Objetivo............................................................................................................3
2. GOES - Geostationary Operational Environmental Satellite............................4
2.1 Características dos Satélites GOES..............................................................6
2.2 Vida Útil dos Satélites GOES.........................................................................6
3. Principais Sistemas Sensores – Sensores Orbitais.........................................7
3.1 Exemplos de Imagens GOES........................................................................8
4. Exemplos de aplicações GOES.....................................................................12
5. Referências Bicliográficas............................................................................. 14
	Neste trabalho procurou-se fazer uma caracterização do Satélite Meteorológico GOES, buscando falar sobre a sua resolução espacial, resolução radiométrica, resolução temporal, entre outras diversas características desse sensoriamento. Seu objetivo visa compreender como podemos aplicar de fato suas imagens, buscando inter-relacionar seu uso com a Engenharia Ambiental e Sanitária e outros meios. 
2. GOES - Geostationary Operational Environmental Satellite
	A missão de satélites GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) é operada pela National Oceanic and Atmospheric Administration – NOAA e controlada pela National Aeronautics and Space Administration - NASA.
	As imagens oferecidas regularmente são utilizadas pelos serviços de previsão do tempo dos países localizados no continente americano. Em conjunto com os satélites da série METEOSAT, o GOES completa a rede internacional de observação meteorológica da Terra.
	Esses satélites geoestacionários encontram-se a cerca de 35.800 km da Terra, em órbita equatorial geossíncrona, com velocidade de deslocamento coincidente com a velocidade de rotação da Terra. Essas características orbitais permitem com que os satélites captem imagens de uma mesma porção da superfície terrestre e obtenham uma ampla visada.
	Os satélites enviam imagens da Terra a cada 30 minutos, que são úteis para monitorar uma série de eventos que necessitam de dados contínuos, como os fenômenos atmosféricos, formação e desenvolvimento de nuvens, temperatura da superfície da terra, vapor d´água, sondagens da estrutura vertical da atmosfera e vapor contido na atmosfera.
	A rede de satélites GOES foi iniciada na década de 1970, com o lançamento de dois satélites experimentais (SMS-1 e SMS-2) e desde 1975 colocou em órbita 15 satélites, sendo que atualmente somente 4 estão em atividades vinculadas ao programa. 
	Os satélites levam a bordo vários instrumentos sensores, alguns específicos para serem utilizados em meteorologia, que coletam dados de campos magnéticos e da estrutura vertical da atmosfera. Além desses instrumentos, ele leva a bordo um sensor imageador que opera com 5 bandas espectrais, nas faixas do visível e infravermelho.
	Atualmente há quatro satélites GOES em operação, vinculados ao objetivo principal da missão que é obter informação global sobre o estado atmosférico:
a) GOES 12 (localizado a 60ºW, permite a cobertura da América do Sul);
b) GOES 13 (posicionado a 75ºW, em operação como “GOES East”);
c) GOES 14 (posicionado a 105°W, satélite em modo de espera);
d) GOES 15 (posicionado a 135°W, em operação como “GOES West”).
	Há ainda quatro satélites com lançamento previsto até 2024: GOES-R, GOES-S, GOES-T e GOES-U.
2.1 Características dos Satélites GOES
2.2 Vida Útil dos Satélites GOES
	Satélite
	1970
	1980
	1990
	2000
	2010
	
	0
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	0
	1
	2
	3
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	7
	8
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	0
	1
	2
	3
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	1
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	3
	4
	5
	6
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	8
	9
	0
	1
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	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	GOES-1
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-2
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-3
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-4
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-5
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-6
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-G
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-7
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-8
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-9
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-10
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-11
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-12
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-13
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-14
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	GOES-15
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	   
	Lançamento/Operação
	 
	Operação
	 
	Operação/Término
	 
	Falha no Lançamento
3. Principais Sistemas Sensores – Sensores Orbitais
	Os sensores Imager Radiometer e Vertical Sounder (Satélites GOES-8 a GOES-13) foram colocados a bordo desde o lançamento do satélite GOES-8. Derivaram de sensores mais antigos da série GOES. A sonda obtém dados sobre a atmosfera em sua estrutura vertical, como temperatura, temperatura no topo das nuvens, distribuição de ozônio, entre outros. O radiômetro imageador opera em 5 faixas do espectro eletromagnético, sendo:
a) uma banda do visível que obtém informações a partir da energia proveniente do sol e refletida pelos alvos e, portanto, opera durante o dia. Com essa banda pode-se observar nuvens, nevoeiros,presença de corpos de gelo sobre a superfície ou oceanos, mapeamento de poluentes na atmosfera;
b) três canais no infravermelho produzidos pela energia radiante dos alvos em direção à atmosfera e com isso podem ser adquiridos tanto de dia quanto a noite. Com essas imagens pode-se obter variações da temperatura da terra e dos oceanos, essas variações por sua vez contribuem para causar alterações nas condições de tempo de um local;
c) uma banda vapor de água que é capaz de detectar o vapor de água presente nas camadas da atmosfera. 
	Sensor
	Bandas Espectrais
	Resolução Espectral
	Resolução Espacial
	GOES I-M (Imager Radiometer)
	1 - VISIBLE
	0.55 - 0.75 µm
	1 km
	
	2 - SHORTWAVE
	3.80 - 4.00 µm
	4 km
	
	3 - MOISTURE
	6.50 - 7.00 µm
	8 km
	
	4 - IR 1
	10.20 - 11.20 µm
	4 km
	
	5 - IR 2
	11.50 - 12.50 µm
	4 km
	s.d. = sem dados/informações
3.1 Exemplos de Imagens GOES 
	Imagem da Terra, adquirida pelos satélites GOES-7 e GOES-8 em setembro/1994. Nela observa-se o continente americano e a configuração do sistema atmosférico global. O monitoramento desse sistema é realizado pelo acompanhamento de séries temporais obtidas pelo radiômetro imageador a bordo da missão GOES.
	Visão geral do furacão Fran obtida pelo satélite GOES-8 em setembro/1996.
	Visão em perspectiva do furacão Hugo obtida em setembro/1989 pelo satélite GOES-7.
	Imagem adquirida pelo satélite GOES-10 em setembro/2008 que mostra a circulação geral da atmosfera na América do Sul.
	Imagem obtida pelo satélite GOES-12 da América do Sul, onde é possível observar o ciclone Catarina que atingiu a costa brasileira em 27 de março de 2004.
	As cores nas imagens de satélite representam a temperatura do topo das nuvens. 
	O preto indica a ausência de nebulosidade e, quanto mais destacado, menor a umidade relativa do ar. 
	O branco e cinza estão associados à presença de nuvens baixas, as quais podem estar muito próximas à superfície, como os nevoeiros e as nuvens stratus que, por vezes, podem resultar em chuvisco. Temperatura do topo da nuvem: 40°C a -45°C. Altura do topo da nuvem (aproximada): Superfície até 8km.
	O verde está relacionado a nuvens médias e altas, com topos em altitudes superiores a 10km. As médias, como os altocumulus, altostratus e nimbustratus, podem provocar chuva fraca ou moderada. As nuvens altas, como os cirrus, cirrucumulus e cirrustratus, são transparentes e não provocam chuva e nem sombreamento intenso. Temperatura do topo da nuvem: -45°C a -65°C. Altura do topo da nuvem (aproximada): Entre 8km e 12km.
	O vermelho e o azul indicam a presença de nuvens do tipo cumulunimbus, de grande desenvolvimento vertical e atividade chuvosa intensa. Temperatura do topo da nuvem (vermelho): -65°C a -75°C. Altura do topo da nuvem (aproximada): Entre 12km e 15km.
	No caso do azul, maior é a altura do topo da nuvem e grande a chance de ocorrência de granizo e temporal. Temperatura do topo da nuvem: -75°C a -85°C. Altura do topo da nuvem (aproximada): Acima de 15km.
4. Exemplos de aplicações GOES
Detecção e monitoramento de queimadas 
	Estima-se que no Brasil ocorrem mais de 300.000 queimadas anualmente. Essas queimadas vêm sendo detectadas em imagens de satélite, por pesquisadores do INPE, desde a década de 1980. A partir de 1998, esse tipo de trabalho está sendo realizado em conjunto com o Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA), por meio do Programa de Monitoramento de Queimadas e Prevenção e Controle de Incêndios Florestais no Arco do Desflorestamento na Amazônia (PROARCO). Esse programa abrange, além do Brasil, os seguintes países sul-americanos: Bolívia, Paraguai e Peru. Para atender aos objetivos desse programa, as informações sobre queimadas são geradas da análise das imagens termais dos satélites meteorológicos NOAA, GOES, Terra e Aqua. Essas informações são disponibilizadas aos usuários cerca de 20 minutos após as passagens dos satélites. Outras informações, derivadas a partir dessas imagens como, por exemplo, distribuição mensal de queimadas e ocorrência de queimadas por estados, também estão disponíveis na página http://www.cptec.inpe.br/queimadas/apresentacao.htm, da internet.
Monitoramento de Irradiação Solar
	O monitoramento da irradiação solar é de interesse em setores como agronomia (em conexão com problemas de evapotranspiração e requerimentos hídricos de culturas), engenharia (no contexto do aproveitamento energético) e climatologia (ligada à partição do balanço de energia regional em sistemas terra-atmosfera regionais). 
Temperatura da superfície continental 
	Em regiões continentais, o uso de satélites para medir a temperatura da superfície terrestre (sensor infravermelho), é de grande valia para o monitoramento de geadas. Esse fenômeno ocorre quando a temperatura do ar próximo do solo, chega na vizinhança de zero graus centígrados. Há grande interesse econômico em monitorar 10 - 24 geadas durante o inverno, pois os agricultores no sul e sudeste do Brasil podem evitar danos em suas plantações. Medidas da temperatura da superfície terrestre também são de interesse para a previsão de tempo e aplicações em agrometeorologia. 	
	A figura mostra um exemplo de estimativas de temperatura utilizando-se o satélite meteorológico GOES-8.
Hidroestimador 
	É um método inteiramente automático que utiliza uma relação empírica exponencial entre a precipitação (estimada por radar) e a temperatura de brilho do topo das nuvens (extraídas do canal infravermelho do satélite GOES-12), gerando taxas de precipitação em tempo real. Através da tendência de temperatura da nuvem (e informações de textura) é utilizado um ajuste da área coberta pela precipitação. Variáveis como água precipitável, umidade relativa, orografia, paralax e um ajuste do nível de equilíbrio convectivo para eventos de topos quentes (Scofield 2001) são utilizadas para ajustar automaticamente a taxa de precipitação.
	O Hidroestimador foi desenvolvido a fim de resolver problemas antes gerados pelo Auto-Estimador, que era o fato de utilizar uma curva de tendência de temperatura e não a informação de textura (assumindo precipitação zero para pixels na região de baixa variação espacial sob a posição que estão os cirrus). Assim o Hydroestimador utiliza diferentes discriminações para o cálculo de áreas de chuva e não chuva e novos ajustes para o efeito da umidade disponível.
	A técnica, conhecida como auto-estimador, tem como principal aplicação: – a previsão de enchentes – modelos numéricos para hidrologia operacional (uma ferramenta de complementação para com os dados do NEXRAD – 120 radares meteorológicos dos EUA).
Referências
CONDIÇÕES ATMOSFÉRICAS ASSOCIADAS AO FURACÃO CATARINA E A OUTROS DOIS CASOS DE ESTUDO. Disponível em: <file:///C:/Users/Joana/Downloads/dissertacao_clovis_correa.pdf>
INPE. Centro de previsão de tempo e estudos climáticos: CPTEC/INPE. Disponível em: <http://www.cptec.inpe.br/> 
MODELO CPTEC GL PARA ESTIMATIVA DE RADIAÇÃO SOLAR POR SATÉLITE: VERSÕES GL1.0 E GL1.1. Disponível em: http://www.cbmet.com/cbm-files/12-3ee649029c988fe99bcb7b89113d18fe.pdf/.
NASA. GOES project science. Disponível em: <http://goes.gsfc.nasa.gov/goesproject.html>. 
NOAA SATELLITE AND INFORMATION SERVICE. Geostationary operational environmental satellites. Disponível em: <http://www.oso.noaa.gov/goes/>. 
Satélites e Suas Aplicações. Disponível em: <http://www.agrolink.com.br/downloads/os%20sat%C3%A9lites%20e%20suas%20aplica %C3%A7%C3%B5es.pdf>.