Le nouveau satellite météorologique Meteosat-12 produit des images satellitaires de la Terre avec une résolution temporelle et spatiale plus élevée que ses prédécesseurs. Grâce à des canaux supplémentaires, il peut également visualiser des propriétés spécifiques des nuages et de la surface de la Terre. Dans le blog d'aujourd'hui, nous illustrons ces capacités en analysant le produit « Cloud Phase RGB ».
Dans le blog d'aujourd'hui, qui est une traduction du blog de nos collègues du Tessin, nous examinons en détail l'un des nouveaux produits satellitaires fournis par MeteoSat-12, le produit « Cloud Phase RGB ». Sur cette image satellite - en supposant un minimum de connaissances géographiques sur le relief de la région alpine - la mer de brouillard surplombant les plaines du versant nord des Alpes et les régions voisines de France et d'Allemagne est intuitivement reconnaissable dans des tons allant du blanc-beige au rouge légèrement rosé.
Examinons de plus près cette image du dimanche 29 décembre 2024 à 10 h 00 UTC : pour mieux interpréter la combinaison de couleurs particulière, nous utilisons une clé de couleurs. Comme aide supplémentaire, trois images de webcam ont été insérées à côté de l'image satellite, qui représentent simultanément la perception visuelle du paysage par l'œil humain.
Cette image satellite montre la différence entre les zones enneigées et les zones de brouillard. Les zones bleu foncé sont des zones couvertes de neige et de glace et sont facilement différenciées des zones de brouillard qui sont blanches voire légèrement rosées.
Ne vous inquiétez pas, il ne s'agit pas d'une erreur de coloration, mais d'un moyen délibéré de rendre visibles des propriétés spécifiques de la surface.
Sur cette image satellite, trois canaux d'instruments différents (Flexible Combined Imager, FCI) sont utilisés pour mesurer la lumière solaire réfléchie dans trois gammes spectrales différentes. Celles-ci sont attribuées aux trois composantes de couleur rouge, vert et bleu. Les différentes propriétés de réflexion du sol ou des surfaces nuageuses sont ainsi combinées et mises en évidence dans les nuances de couleurs correspondantes. Voyons d'abord les trois canaux séparément dans une illustration classique en noir et blanc.
Le capteur mesure la réflectivité de la surface terrestre dans les trois gammes spectrales couvertes par les canaux. Sur les images satellites classiques de ce type, les surfaces les plus réfléchissantes sont représentées en blanc et les surfaces non réfléchissantes en noir.
Les montagnes enneigées et la mer de brouillard au-dessus des plaines réfléchissent intensément la lumière du soleil, en particulier dans le domaine spectral visible (VIS 0,6, en bas à gauche), et apparaissent presque blanches. La mer Adriatique, en revanche, réfléchit très peu la lumière du soleil et apparaît en gris foncé sur l'image VIS 0.6. Les surfaces non enneigées se situent entre les deux.
L'œil humain perçoit le rayonnement réfléchi de manière très similaire : sans lunettes de soleil, nous sommes éblouis par la neige qui nous entoure lorsque nous faisons du ski en hiver. Même la mer de brouillard nous paraît relativement lumineuse lorsqu'on la regarde d'en haut, car ses nuages d'eau liquide réfléchissent fortement la lumière du soleil dans toutes les directions.
Dans le canal du proche infrarouge, cependant, la perception change, comme le montre la comparaison avec les images NIR 1,6 et NIR 2,2 ci-dessus. Alors que la mer de brouillard continue de réfléchir fortement et apparaît donc blanche, les surfaces enneigées apparaissent plus sombres, dans les tons gris. Dans ces gammes spectrales, une partie du rayonnement est absorbée par la glace, tandis que l'eau liquide dans le nuage de brouillard réfléchit encore fortement le rayonnement solaire incident vers le capteur.
Comme nous préférons voir les choses en couleur plutôt qu'en noir et blanc, nous combinons maintenant ces propriétés physiques de la surface de la Terre et leurs interactions avec le rayonnement solaire dans les différentes gammes spectrales mesurées par le satellite avec les trois composantes de couleur rouge, vert et bleu. Il suffit de remplacer la couleur blanche des surfaces hautement réfléchissantes des trois images satellites individuelles par le rouge, le vert et le bleu et d'additionner les trois images précédemment en noir et blanc pour obtenir une image en couleurs.
La raison pour laquelle les montagnes enneigées apparaissent en bleu dans le produit Cloud Phase RGB est maintenant claire : en mélangeant les trois composantes rouge, verte et bleue (RGB), les Alpes sans nuages, mais couvertes de neige reçoivent une forte proportion de bleu du canal VIS 0,6, mais des proportions plus faibles de rouge et de vert des deux canaux NIR.
La mer de brouillard sur le Plateau suisse, par exemple, est complètement différente : les trois canaux apportent une forte proportion de leurs couleurs rouge, vert et bleu respectives, ce qui donne une couleur beige-blanc clair ou légèrement rosée lorsqu'on les additionne. En revanche, le sol non enneigé n'apporte qu'une faible proportion des trois composantes de couleur, ce qui donne une teinte moins claire et plus marron terreux lorsqu'il est mélangé.
Ce processus de mélange peut être reproduit à l'aide d'un « outil pipette », disponible dans de nombreux programmes d'édition d'images pour évaluer les composantes RVB dans un pixel. Dans le tableau suivant, les composantes RVB des pixels de différentes régions ont été examinées :
La légende des couleurs de l'image RGB de la phase nuageuse (en haut) révèle que derrière les différentes nuances de couleurs se cachent différentes propriétés de la surface de la Terre. En fait, les canaux du proche infrarouge ont été placés spécifiquement dans les gammes spectrales respectives afin d'observer les propriétés microphysiques de la surface des nuages, telles que la taille des gouttelettes.
Des descriptions plus détaillées du produit Cloud Phase RGB, des informations générales sur le nouveau satellite Meteosat-12 et des images satellites actuelles sont disponibles sur les sites web suivants :
Une représentation animée des images satellites RGB de la phase nuageuse du 29.12.2024 montre la persistance du brouillard en plaine. Seules quelques trouées se sont ouvertes dans la mer de brouillard. Contrairement à la Suisse, des structures fines, intéressantes peuvent être observées sur la France, indiquant d'une part un flux d'ouest à la limite supérieure du brouillard (mouvement) et d'autre part une distribution différente de la taille des gouttelettes de nuage (teinte).