Compositions colorées à partir d'images MSG

Avec le capteur Seviri à bord de MSG, il n'est pas possible de réaliser de compositions colorées en 'vraies couleurs', ce dernier ne disposant que d'une seule bande spectrale dans le domaine du visible (bande rouge).
Mais avec 11 bandes spectrales, un grand nombre de compositions colorées peuvent être réalisées (165 combinaisons différentes). On peut bien entendu réaliser n'importe quelle combinaison parmi toutes ces possibilités. Mais en règle générale, on ne combine que des bandes spectrales qui présentent des propriétés physiques différentes (ex. le canal IR10.8 mesure la température du sommet des nuages, la bande VIS0.6 donne une information sur l'épaisseur optique des nuages, le canal VIS0.8 fournit une information sur la végétation, etc.).

Il n'y a en effet pas grand intérêt à croiser des bandes spectrales qui vont mettre en valeur les mêmes phénomènes physiques. On a pu ainsi définir plusieurs combinaisons conventionnelles recommandées pour étudier certains phénomènes environnementaux particuliers, comme les cyclones, les feux de forêt, les brouillards, les glaces de mer, ou bien encore, les tempêtes de sable. Ces compositions colorées utilisent aussi bien des bandes spectrales simples que des combinaisons de deux bandes spectrales. Le tableau ci-dessous donne quelques exemples de combinaisons standards recommandées par EUMETSAT pour étudier les surfaces terrestres et océaniques et suivre certains phénomènes naturels. Les images MSG dans la colonne 'exemples' correspondent aux figures qui suivent.

Quelques compositions colorées standards utilisées avec le satellite MSG




Image MSG acquise le 15/02/2007. Composition colorée 321 (IR1.6 / VIS0.8 / VIS0.6)

La neige et les nuages de glace de haute altitude absorbent une partie du rayonnement IR1.6. Ils réfléchissent essentiellement dans le VIS0.6 et dans une moindre mesure dans le proche infrarouge (VIS0.8). Ils apparaissent par conséquent dans des teintes bleues cyan sur la composition colorée.
Le sommet des nuages d'eau réfléchit le rayonnement à toutes les longueurs d'onde, ce qui se traduit par des teintes très claires proches du blanc.
Les surfaces désertiques ont une réflectance qui augmente légèrement depuis les courtes vers les plus grandes longueurs d'onde. Elles apparaissent ainsi dans les teintes roses, saumon.
La végétation réfléchissant essentiellement dans le proche infrarouge apparaît en vert sur la composition colorée. Enfin, l'eau qui absorbe fortement les rayonnements, notamment dans l'IR1.6 et dans le proche infrarouge apparait en bleu très sombre.



Image MSG acquise le 01/03/2007. Composition colorée 249 (VIS0.8 / IR3.9 / IR10.8)

Sur cette composition colorée réalisée à partir des bandes spectrales VIS0.8, IR3.9 et IR10.8, les surfaces les plus chaudes (désert, végétation, océan) émettent fortement dans le thermique : IR3.9 (sensible à la fois à la réflexion solaire et à l'émission dans le thermique) et IR 10.8. Elles apparaissent par conséquent dans des teintes bleues - cyan.
Les nuages froids émettent très peu dans le thermique. Les sommets des nuages à développement vertical réfléchissent fortement dans le proche infrarouge et apparaissent ainsi en rouge - orangé. A noter, on peut observer le cyclone Gamède au sud de Madagascar.
Les nuages les plus fins et les cirrus réfléchissant beaucoup moins dans le proche infrarouge et absorbant moins dans l' IR3.9 que dans le thermique (IR10.8) apparaissent plutôt dans des tonalités de vert.



Image MSG acquise le 14/01/2006. Composition colorée 234 (VIS0.8 / IR1.6 / IR3.9)

Des brouillards recouvrent toute l'Europe de l'Est.
Les nuages de glace absorbent une grande partie du rayonnement dans l'IR3.9 et dans l'IR1.6. Ils réfléchissent en revanche assez fortement dans le proche infrarouge et apparaissent ainsi dans des teintes qui vont de l'orangé au vert-jaune sur la composition colorée.
Les nuages bas, constitués de goutelettes d'eau réfléchissent mieux le rayonnement à 1.6μm et 3.9μm. Ils sont représentés sur la composition colorée par des teintes qui vont du blanc légèrement rosé à un vert-bleu très pâle pour les nuages les plus bas et les brouillards.
La neige qui absorbe fortement le rayonnement dans l'infrarouge moyen apparaît dans des teintes rouges.
Les sols désertiques très secs réfléchissent fortement dans les grandes longueurs d'onde (IR1.6 et IR3.9) et apparaissent dans des tons bleus très clairs. Les autres sols, avec un degré d'hygrométrie probablement plus important réfléchissent moins à ces longueurs d'onde et apparaissent en vert gris.
L'océan qui émet une partie du rayonnement à 3.9μm et absorbe le rayonnement aux plus faibles longueurs d'onde est représenté en bleu.



Image MSG acquise le 07/08/2006. Composition colorée 431 (IR3.9 / IR1.6 / VIS0.6)

Une grande partie de la Galice est en feu. On distingue les fumées qui s'étendent vers le large sur toute la côte du Portugal. On aperçoit également un incendie de forêt, probablement au niveau de la Montagne Noire (nord de Carcassonne, Aude).
Les nuages et fumées réfléchissent essentiellement dans les longueurs d'onde du visible et IR1.6. Ils apparaissent colorés en bleu ou bleu-cyan sur la composition colorée.
Le canal IR3.9 se révèle très utile pour détecter les foyers d'incendies qui sont représentés par des points rouges-orangés sur l'image.
Les sols nus et secs vont réfléchir dans les grandes longueurs d'onde, tandis que les surfaces végétalisées réfléchissent davantage dans la bande IR1.6. Les sols nus et les surfaces désertiques apparaissent dans des teintes roses - saumon. La végétation, quant à elle, est colorée en vert assez foncé.
L'océan qui absorbe fortement le rayonnement dans les grandes longueurs d'onde apparaît en bleu très sombre.



Image MSG acquise le 09/03/2006. Composition colorée 10-09, 09-07, 09 (IR12.0-IR10.8 / IR10.8-IR8.7 / IR10.8)

Cette composition réalisée par superposition de deux néocanaux obtenus par combinaison des bandes spectrales de l'IR thermique et du canal thermique IR10.8 est recommandée par EUMETSAT pour l'identification et le suivi des tempêtes de sable. Ces combinaisons renseignent sur la température du sommet des nuages, ainsi que sur l'épaisseur optique (degré de transparence) de la couche atmosphérique. Cela permet de distinguer les différents types de nuages et les poussières et aérosols en suspension dans l'atmosphère.
Sur cette image acquise le 9 mars 2006, le nuage de sable visible en rose mauve s'étend à plus de 1500 km au large des côtes du Sénégal et de la Mauritanie.



Image MSG acquise le 18/09/2006. Composition colorée 05-06,04-09,03-01 (WV6.2-WV7.3 / IR3.9-IR10.8 / IR1.6-VIS0.6).

Le mois de septembre 2006 a connu de nombreuses tempêtes tropicales.
Cette composition colorée réalisée à partir de néocanaux obtenus par combinaison des bandes spectrales du visible, de l'infrarouge moyen et des canaux 'vapeur d'eau' est recommandée par EUMETSAT pour cartographier et suivre l'évolution des tempêtes tropicales. Les néocanaux utilisés renseignent sur le taux d'humidité à haute altitude, ainsi que sur l'épaisseur optique et la taille des particules atmosphériques. Ils permettent ainsi de distinguer très clairement les masses nuageuses à fort développement vertical.


remarque Remarque

Certaines bandes spectrales dans l'infrarouge sont parfois utilisées en inversant le contraste. Cela permet par exemple de représenter les nuages en blanc plutôt qu'en noir et facilite ainsi l'interprétation pour un non spécialiste de la météorologie spatiale.

Bande spectrale IR10.8 de MSG

A gauche, le contraste d'origine (les nuages apparaissent en noir). A droite, le contraste est inversé de façon à représenter les nuages en blanc.



remarque Remarque

On peut également utiliser la bande panchromatique du satellite MSG pour conserver une meilleure résolution spatiale. Le canal HRV ayant une résolution spatiale trois fois supérieure aux bandes multispectrales (1 km contre 3 km), il est nécessaire au préalable de suréchantillonner le canal multispectral de façon à obtenir le même nombre de pixels. On attribue généralement le rouge et le vert au canal HRV, le bleu étant associé à un des 11 autres canaux SEVIRI. Cela permet d'obtenir des couleurs proches de la réalité.

Image MSG acquise le 06/03/2004. Composition colorée 12,12,9inv (HRV / HRV / IR10.8 inv).

Tempête tropicale Gafilo (cyclone de classe 5) frappant le nord de Madagascar.



L'avantage de la composition colorée par rapport à la bande spectrale haute résolution seule, est d'améliorer l'observation des nuages fins comme les cirrus, qui apparaissent en bleuté sur l'animation suivante:

 
Définition

L'épaisseur optique d'un nuage ne correspond pas à l'épaisseur du nuage à proprement parlé, mais traduit la plus ou moins grande opacité du nuage. Plus un nuage est opaque, plus son épaisseur optique est importante.