Attivita legate alla missione Proposta per sviluppo missione satellitare (dimostrare la necessità) Concezione e fattibilità della missione proposta Sviluppo.

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1 Attivita legate alla missione Proposta per sviluppo missione satellitare (dimostrare la necessità) Concezione e fattibilità della missione proposta Sviluppo strumento, piattaforma, vettore Sviluppo algoritmi di trattamento dati Messa in orbita, in funzione (commissioning) e monitoraggio missione Acquisizione, diffusione ed elaborazione dati e prodotti Validazione dei prodotti UTENTI: Protezione civile SCIENZIATI: CNR, Università, INAF INDUSTRIE: Thales-Alenia, Serco AGENZIE SPAZIALI: ESA, EUMETSAT, ASI

2 Attivita legate alla missione Proposta per sviluppo missione satellitare (dimostrare la necessità) Concezione e fattibilità della missione proposta Sviluppo strumento, piattaforma, vettore Sviluppo algoritmi di trattamento dati Messa in orbita, in funzione (commissioning) e monitoraggio missione Acquisizione, diffusione ed elaborazione dati e prodotti Validazione dei prodotti UTENTI: Protezione civile SCIENZIATI: CNR, Università, INAF INDUSTRIE: Thales-Alenia, Serco AGENZIE SPAZIALI: ESA, EUMETSAT, ASI

3 SALVARE VITE UMANE E STRUTTURE DALLE CONSEGUENZE DI EVENTI DI PRECIPITAZIONI INTENSE FARE UNA PREVISIONE DELLA PRECIPITAZIONE AL SUOLO CON 48 ORE DI ANTICIPO, UN ERRORE SULLA PRECIPITAZIONE DEL 30%, SULLA SUA LOCALIZZAZIONE DI 5 KM E SUL TEMPO DI 1 ORA E TRASMETTERE LA PREVISIONE AGLI ORGANISMI COMPETENTI ENTRO 1 ORA. MISURARE OGNI 6 ORE (ALL WEATHER) ENTRO 1000 KM PROFILI DI VAPOR DACQUA CON UN ERRORE DEL 10%, UN CAMPIONAMENTO VERTICALE DI 2 KM NELLA TROPOSFERA, ED UN CAMPIONAMENTO ORZZONTALE DI 50 KM E TRASMETTERE LA MISURA AI CENTRI DI PREVISIONE ENTRO 1 ORA. AVERE UNA RETE DI 2 SATELLITI IN ORBITA BASSA ELIOSINCRONA E TRA LORO PERPENDICOLARE CON RADIOMETRI A MICROONDE CON UNANTENNA DI 2 M, MISURE NELLE BANDE DI ASSORBIMENTO DELL02 (E DEL VAPOR DACQUA PER UN TOTALE DI xxx CANALI ALLE FREQUENZE yyy E RISPETTIVAMENTE DI LARGHEZZA SPETTRALE zzz CON UN ERRORE RADIOMETRICO MASSIMO ASSOCIATO DI vvv K

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6 Attivita legate alla missione Proposta per sviluppo missione satellitare (dimostrare la necessità) Concezione e fattibilità della missione proposta Sviluppo strumento, piattaforma, vettore Sviluppo algoritmi di trattamento dati Messa in orbita, in funzione (commissioning) e monitoraggio missione Acquisizione, diffusione ed elaborazione dati e prodotti Validazione dei prodotti UTENTI: Protezione civile SCIENZIATI: CNR, Università, INAF INDUSTRIE: Thales-Alenia, Serco AGENZIE SPAZIALI: ESA, EUMETSAT, ASI

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8 Attivita legate alla missione Proposta per sviluppo missione satellitare (dimostrare la necessità) Concezione e fattibilità della missione proposta Sviluppo strumento, piattaforma, vettore Sviluppo algoritmi di trattamento dati Messa in orbita, in funzione (commissioning) e monitoraggio missione Acquisizione, diffusione ed elaborazione dati e prodotti Validazione dei prodotti UTENTI: Protezione civile SCIENZIATI: CNR, Università, INAF INDUSTRIE: Thales-Alenia, Serco AGENZIE SPAZIALI: ESA, EUMETSAT, ASI

9 Retrieval methods –Analytical solution –Functional regression –LUT, Bayesian Approach –Neural network –Variational assimilation –Iterative techniques (first-guess) Source of calibration/training dataset Empirical (training data base) A-posteriori RTM based (RTM model)

10 OBSERVATION GEOMETRY ( S, V, ) SURFACE ( ( S, V,, ),zo) CLOUDS (SSOP(, z) *, (, z)) AEROSOLS (SSOP(,z)*, (,z)) INSTRUMENT CHARACTERISTICS : NOISE, FILTER RESPONSES, MULLER SIMULATED INSTRUMENT MODEL RADIATIVE TRANSFER EQUATION SOLVER ALTITUDE INCLINATION PERIOD EQ. PASS. TIME SCANNING CHARACTERISTICS ORBIT MODEL SCANNING MODEL EARTH SUBSATELLITE POSITION INSTRUMENT SIMULATOR GAS ABSORPTION FROM MAJOR AND MINOR GASES MULTIPLE SCATTERING POSSIBILITY TO INTRODUCE USER DEFINED DETAILED INPUT SPECTRAL RESOLUTION AND RANGE ADEGUATE CLEAR SKY ATMOSPHERE THERMODYNAMIC PROFILE (T(z),p(z), gas(z)) INPUTUPWELLING RADIANCES SIMULATED MEASURED RADIANCES ( * ) SSOP: Single Scattering Optical Properties SSA Legendre Polynomial coefficients GAS EXTINCTION PROFILE ( (,z)) MOLECULAR SCATTERING PROFILE (SSOP(,z), (,z))

11 Attivita legate alla missione Proposta per sviluppo missione satellitare (dimostrare la necessità) Concezione e fattibilità della missione proposta Sviluppo strumento, piattaforma, vettore Sviluppo algoritmi di trattamento dati Messa in orbita, in funzione (commissioning) e monitoraggio missione Acquisizione, diffusione ed elaborazione dati e prodotti Validazione dei prodotti UTENTI: Protezione civile SCIENZIATI: CNR, Università, INAF INDUSTRIE: Thales-Alenia, Serco AGENZIE SPAZIALI: ESA, EUMETSAT, ASI

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14 Dataset terminology LEVEL 0: Raw data [binary counts] Space agency LEVEL 1: Image data in sensor co-ordinates. Individual calibrated channels.[Radiances] Algorithm developers LEVEL 2: Derived geophysical variables geolocated but generally still in image coordinates Users LEVEL 3: Composite (time and space) geophysical products resampled into standard map projection (single sensor can still contain gaps) Users LEVEL 4: As level 3 with gaps filled. This can be done by merging level 3 from different sensors or filling the gaps with models (objective analysis, forecast model etc..) Users

15 Attivita legate alla missione Proposta per sviluppo missione satellitare (dimostrare la necessità) Concezione e fattibilità della missione proposta Sviluppo strumento, piattaforma, vettore Sviluppo algoritmi di trattamento dati Messa in orbita, in funzione (commissioning) e monitoraggio missione Acquisizione, diffusione ed elaborazione dati e prodotti Validazione dei prodotti UTENTI: Protezione civile SCIENZIATI: CNR, Università, INAF INDUSTRIE: Thales-Alenia, Serco AGENZIE SPAZIALI: ESA, EUMETSAT, ASI

16 Validazione tramite confronto con misura di riferimento PROCESSING α REFERENCE INSTRUMENT PROCESSING ß SATELLITE VALIDATION ? QUANTITATIVE MODEL SKILL ESTIMATOR

17 Validazione basata sullimpatto nellapplicazione Che succede se non assimiliamo i satelliti? S.H. N.H. ~3 days at day 5 ~2/3 to 3/4 of a day at day 5

18 Tipi di missione Operativa Tematica Dopportunita e/o di ricerca

19 ECMWFs operational analysis and forecasting system The comprehensive earth-system model developed at ECMWF forms the basis for all the data assimilation and forecasting activities. All the main applications required are available through one integrated computer software system (a set of computer programs written in Fortran) called the Integrated Forecast System or IFS Numerical scheme: T L 799L91 (799 waves around a great circle on the globe, 91 levels 0- 80 km) semi-Lagrangian formulation Time step: 12 minutes Prognostic variables: wind, temperature, humidity, cloud fraction and water/ice content, pressure at surface grid-points, ozone Grid: Gaussian grid for physical processes, ~25 km, 76,757,590 grid points

20 T,q Sounders: IASI, AMSU-A, MHS, HIRS/4, GRAS Imager: AVHRR-3 (nubi, sst) Atmospheric composition (profile) GOME-2 Sea surface wind (soil moisture) ASCAT Others: SEM, ADC-S, S&R

21 T,q Sounders: IASI ATOVS=(AMSU-A + MHS + HIRS/4) GRAS Imager: AVHRR-3 (nubi, sst) Atmospheric composition (profile) GOME-2 Sea surface wind (soil moisture) ASCAT Others: SEM, ADC-S, S&R

22 www.ecmwf.int/products/forecasts/d/overview/monitoring/coverage/dcover!synop-ship!00!pop!od!mixed!w_coverage!latest!obs METOP

23 TRMM

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25 ENVISAT

26 ASAR: Advanced Synthetic Aperture Radar operating at C-band, ASAR ensures continuity with the image mode (SAR) and the wave mode of the ERS-1/2 AMI.ASAR MERIS programmable, medium-spectral resolution, imaging spectrometer operating in the solar reflective spectral range. 15 spectral bands can be selected by ground command, each of which has programmable width and location in the 390 nm to 1040 nm spectral range.MERIS AATSR Advanced Along Track Scanning Radiometer: to establish continuity of the ATSR-1 and ATSR-2 data sets of precise SST, thereby ensuring the production of a unique 10 year near- continuous data set at the levels of accuracy required (0.3 K or better) for climate research and for the community of operational as well as scientific users who have been developed through the ERS-1 and ERS-2 missions. RA-2 Radar Altimeter 2 is an instrument for determining the 2-way delay of the radar echo from the Earth's surface to a very high precision: < 1 ns. It also measures power and shape of the reflected radar pulses.AATSR RA-2 MWR MW Radiometer measurement of the integrated atmospheric water vapour column and cloud liquid water content, as correction terms for the radar altimeter signal. In addition, MWR measurement data are useful for the determination of surface emissivity and soil moisture over land, for surface energy budget investigations to support atmospheric studies, and for ice characterization.MWR GOMOS measures atmospheric constituents by spectral analysis of spectral bands between 250-675 nm, 756-773 nm, and 926-952 nm. Additionally, 2 photometers operate in 2 spectral channels; between 470 nm to 520 nm and 650 nm to 700 nm, respectively.GOMOS MIPAS Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding is a Fourier transform spectrometer for the measurement of high-resolution gaseous emission spectra at the Earth's limb. It operates in the near to mid IR where many of the atmospheric trace-gases playing a major role in atmospheric chemistry have important emission features.MIPAS SCIAMACHY imaging spectrometer whose primary mission objective is to perform global measurements of trace gases in the troposphere and in the stratosphere.SCIAMACHY DORIS Doppler Orbitography & Radio-positioning Integrated by Satellite instrument is a MW tracking system that can be utilized to determine the precise location of the ENVISAT satellite.DORIS LRR passive device used as a reflector by ground-based SLR stations using high-power pulsed lasers. In the case of Envisat, tracking using the LRR is principally accomplished by the International Laser Ranging Service (ILRS).LRR

27 ENVISAT INSTRUMENTS SCANNING GEOMETRY ceos.cnes.fr:8100/cdrom-00b/ceos1/satellit/envisat/insnts00/index.htm NADIR LIMB

28 Reti di satelliti Rete operativa Costellazioni A-train

29 Rete operativa di satelliti geostazionari Hsat=36000 km

30 TOVS/ATOVS satellite data 1978-2002 YEAR

31 Current and future space observing system (from WMO)

32 I satelliti orbitano a una quota di 20200 Km ad una velocità di 3.9km/s in orbite circolari. 6 piani orbitali equispaziati lungo lequatore, a uninclinazione di 55°. 4 satelliti per piano orbitale (totale=24). Costellazione GPS Cosmic-formosat 6 satelliti

33 TRMM-TMI 1 day coverage

34 Global precipitation mission: GPM Copertura tipica a 3 ore

35 A-train Missions with the equator crossings in early A-fternoon (and also middle of the night, ~ 1:30 am), Morning Constellation: Terra, Landsat-7, SAC-C and New Millennium Programs Earth Observing- 1 (EO-1).

36 AQUA MODIS - Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer AIRS - Atmospheric Infrared Sounder AMSU-A - Advanced Microwave Sounding Unit-A HSB - Humidity Sounder for Brazil AMSR-E - Advanced Microwave Radiometer for EOS CERES - Cloud's and the Earth's Radiant Energy System CLOUDSAT CPR - Cloud Profiling Radar CALIPSO CALIOP - Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization IIR - Imaging Infrared Radiometer WFC - Wide Field Camera PARASOL POLDER - POLarization and Directionality of the Earth's Reflectances AURA HIRDLS - High Resolution Dynamics Limb Sounder MLS - Microwave Limb Sounder OMI - Ozone Monitoring Instrument TES - Tropospheric Emission Spectrometer OCO 3 Grating Spectrometers (CO2 estimation)

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