Upload
herlambang-andy
View
250
Download
10
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Geosatelite
Citation preview
Modul-9 : Satelit Altimetri
Lecture Slides of GD. 2213 Satellite GeodesyGeodesy & Geomatics Engineering
Institute of Technology Bandung (ITB)
Hasanuddin Z. AbidinGeodesy Research DivisionInstitute of Technology BandungJl. Ganesha 10, Bandung, IndonesiaE-mail : [email protected]
Version : April 2007
Satelit Altimetri (1)
FUNGSI UTAMA :Mengamati topografi dan dinamikadari permukaan laut
PRINSIP DASAR :Penentuan tinggi satelit di atas permukaanlaut dengan menggunakan altimeter radar,berdasarkan waktu tempuh dari pulsaradar yang dikirimkan ke permukaan lautdan dipantulkan balik ke satelit.
Jarak ukuran adalah jarak rata-rata dalamdaerah footprint
mengeliminir efek dari gelombang.
footprint
permukaanlaut
pulsa-pulsaradar
satelitaltimetri
Hasanuddin Z. Abidin, 1999
Satelit Altimetri (2)
Hasanuddin Z. Abidin, 1999
ALTIMETER SATELIT TERDIRI DARI :. Pemancar pulsa (transmiter). Penerima pulsa yang sensitif (receiver). Jam berakurasi tinggi
PRINSIP DASAR :. Altimeter memancarkan pulsa-pulsa gelombangelektromagnetik (radar) ke permukaan laut
. Pulsa-pulsa tersebut dipantulkan balik ke satelit danditerima kembali oleh altimeter.
DATA & INFORMASI YANG DIREKAM :. Waktu tempuh sinyal. Bentuk muka sinyal setelah dipantulkan oleh permukaan laut. Amplitudo dari sinyal setelah dipantulkan oleh permukaan laut.
Dari data waktu tempuh sinyal Dari data bentuk dan strukturmuka gelombang pantul
Posisi vertikal permukaan laut Topografi muka laut (SST) Undulasi Geoid Topografi es Lokasi & kecepatan arus laut
Tinggi gelombang Panjang gelombangdominan Informasi termoklin Kemiringan lapisan es
Dari data amplitudo gelombang pantul
Kecepatan angin permukaan sepanjang ground-track satelitBatas laut/es
Parameter yang dapat ditentukandengan Satelit Altimetri
Hasanuddin Z. Abidin, 2001
Ada 3 obyektif ilmiah dasar dariprogram satelit altimetrijangka panjang, yaitu untuk :
Hal ini perlu dilakukan untuk dapat memahami secara lebihmendalam sistem iklim global serta peran yang dimainkanoleh lautan di dalamnya.
Satelit Altimetri :Obyektif
Mengamati sirkulasi lautan global,
Memantau volume dari lempengan es kutub, dan
Mengamati perubahan muka laut rata-rata (MSL)global.
Hasanuddin Z. Abidin, 1999
a = c . t/2
Hasanuddin Z. Abidin, 1999
Konsep Dasar Satelit Altimetri
Konsep Dasar Sistem Altimetridapat diilustrasikan sbb. :
Ref. : Seeber (1993)
Ketinggian satelitdi atas permukaan laut
t = waktu tempuh pulsa radar
Persamaan dasaraltimeter
h = N + H + a
Hasanuddin Z. Abidin, 1999
Satelit Altimetri : Hubungan Geometrik
h = tinggi ellipsoid dari satelit altimeter(dihitung dari informasi orbit)
N = undulasi geoidH = sea surface topography (SST)H = effek pasut instantaneousa = hasil ukuran altimeterd = kesalahan orbit
h = N + H + H + a + d
Hubungan geometrik dalam sistem satelit altimetridapat diilustrasikan sbb. :
http://www.jason.oceanobs.com/print/presentation/poac_oac_uk.html
How satellite altimetry works ?
http://www-aviso.cnes.fr
Kesalahan Satelit Altimetri
KESALAHAN TERKAIT SENSOR :. Kesalahan waktu altimeter. Kesalahan kalibrasi altimeter. Kesalahan pengarahan (pointing) altimeter. Noise dari altimeter
KESALAHAN TERKAIT PROPAGASI SINYAL :. Refraksi ionosfir. Refraksi troposfir (komponen kering dan basah)
KESALAHAN TERKAIT SATELIT :. Kesalahan orbit. Kesalahan sistem koordinat
dari ground tracking stations
Hasanuddin Z. Abidin, 1999
Misi Waktu Institusi Repeat Orbit Koreksi KetelitianSistem (cm)
Geos-3SeasatGeosatERS-1
TOPEX/Poseidon
ERS-2GFO
POEMTOPEX
Follow-onEOS Alt
1975-19781978
1985-198919911992
19941995
1998+1998+
2003+
NASANASA
US NavyESA
NASA/CNES
ESAUS Navy
ESANASA/CNES
NASA
NoPartial17 hari
3, 35, 176 hari10 hari
3, 35 hari17 hari35 hariTBD
TBD
NoneWV
NoneWV
WV, Iono
WVWV
WV, IonoWV, Iono
WV, Iono
10050502513
20TBDTBDTBD
TBD
Misi Satelit Altimetri
WV = Water Vapour, Iono = Refraksi ionosfir Ketelitian sistem mengacu pada kinerja dari misi sebelumnya dan spesifikasi untuk misi berikutnya. Dalam hal ini
sumber kesalahan terbesar datang dari kesalahan orbit. Seandainya ini bisa dieliminir maka tingkat ketelitian akanjauh membaik. Seperti untuk TOPEX/Poseidon tingkat ketelitiannya bisa lebih baik dari 5 cm (rms).
Hasanuddin Z. Abidin, 1999
Misi Tahun/Instansi
Obyektif
Skylab 1973-74NASA
Pembuktian untuk pertama kali konsep pengukuran radar altimeter darisatelit.
GEOS-3 1975-78NASA
Mengumpulkan data untuk meningkat-kan kualitas parameter geodetikdan geo-fisik yang diperoleh sebelumnya.
Seasat 1978NASA
Didesain untuk memberikan data ukuran dari tinggi gelombang,topografi lautan global, dan geoid lautan.
Geosat 1985-89US Navy
Satelit oseanografik militer didesain untuk pemetaan presisi dan detildari geoid di wilayah lautan.
ERS-1 1991-kiniESA
Didesain untuk analisa muka laut rata-rata dan geoid lautan.
TOPEX/Poseidon
1992-kiniNASACNES
Eksperimen topografi lautan untuk mengukur dan memetakan muka lautpada dua frekuensi, 5.3 dan 13.6 GHz, untuk meningkatkan pengetahuankita tentang sirkulasi lautan berskala luas.
ERS-2 1995-kiniESA
Didesain untuk analisa muka laut rata-rata dan geoid lautan.
GeosatFollow-On
1996-kiniUS Navy
Untuk memperoleh pengamatan lautan secara kontinyu, dan secarakhusus untuk mengukur topografi dinamik dari arus-arus batas Baratserta rings dan eddies nya, untuk memperoleh data tinggi muka lautuntuk model-model numerik, serta untuk memetakan pergerakan El Ninodi lautan Pasifik di daerah ekuator.
Misi Satelit Altimetri
Hasanuddin Z. Abidin, 2001
GEOS-3 SEASAT-1 GEOSATMasa hidup 1975 - 78 1978 1985 - 89Orbit- periode 102 menit 100 menit 100 menit- ketinggian 840 km 760 km 780 km- inklinasi 115o 108o 108o
- revolusi/hari 14.1 14.3 14.3Altimeter- frekuensi 13.9 GHz 13.9 GHz 13.5 GHz- beamwidth 2.6o 1.5o 2.0o
- footprint 3.6 - 14.2 km 1.6 - 12.0 km 9.6 km- ketelitian 60 cm 10 cm 3.5 cm
Karakteristik Misi Satelit Altimetri (1)
Hasanuddin Z. Abidin, 2001
Karakteristik Misi Satelit Altimetri (2)
Hasanuddin Z. Abidin, 2001
ERS-1 TOPEX ERS-2Masa hidup 1991 - kini 1992 - kini 1995 - kiniOrbit- periode 100 menit 120 menit 100 menit- ketinggian 770 km 1334 km 780 km- inklinasi 98.5o 66o 98.5o
- revolusi/hari 14.3 12.0 14.3Altimeter- frekuensi 13.8 GHz 5.3, 13.6 GHz 13.5 GHz- beamwidth 2.6o
- footprint 1-2 km
- ketelitian 10 cm 3.0 cm 1.0 cm
Topex/Poseidon(NASA/Cnes)
Jason-1(Cnes/NASA)
ERS-1/2 (ESA)
Envisat-1(ESA)
Contoh Satelit Altimetri
http://www.jason.oceanobs.com/print/presentation/poac_oac_uk.html
AntenaAltimeter
AntenaGPSDR Antena
high gain
Solar array
MicrowaveRadiometer
AntenaDORIS
LaserRetroreflector
Array
AntenaOmni
PropulsionModule
PowerModule
AttitudeControlModule
AntenaAltimeter
AntenaGPSDR Antena
high gain
Solar array
MicrowaveRadiometer
AntenaDORIS
LaserRetroreflector
Array
AntenaOmni
PropulsionModule
PowerModule
AttitudeControlModule
TOPEX/Poseidon
Contoh Satelit Altimetri
Hasanuddin Z. Abidin, 2001
Solar array
AntenaPRARE
AntenaSAR
ATSR-Microwave SounderATSR-Infrared Radiometer
Laser retroreflector
AltimeterRadar
Antena WindScatterometer
Solar array
AntenaPRARE
AntenaSAR
ATSR-Microwave SounderATSR-Infrared Radiometer
Laser retroreflector
AltimeterRadar
Antena WindScatterometer
Solar array
AntenaPRARE
AntenaSAR
ATSR-Microwave SounderATSR-Infrared Radiometer
Laser retroreflector
AltimeterRadar
Antena WindScatterometer
ContohSatelit
Altimetri
ERS-1
Hasanuddin Z. Abidin, 2001
50
10 10 103 1 1.8
100
0
20
40
60
80
100
Skylab Geos-3 Seasat Geosat ERS-1 TOPEX ERS-2 Geosat FO
PerkembanganResolusi Ukuran
Jarak Altimeter (cm)1973
1995
50
10 10 103 1 1.8
100
0
20
40
60
80
100
Skylab Geos-3 Seasat Geosat ERS-1 TOPEX ERS-2 Geosat FO
PerkembanganResolusi Ukuran
Jarak Altimeter (cm)1973
1995
Resolusi Ukuran Jarak Altimeter
Hasanuddin Z. Abidin, 2001
Aplikasi Satelit Altimetri
Hasanuddin Z. Abidin, 2001
penentuan topografi permukaan laut (SST), penentuan topografi permukaan es, penentuan geoid di wilayah lautan, penentuan karakteristik arus dan eddies, penentuan tinggi (signifikan) dan panjang
(dominan) gelombang, studi pasang surut di lepas pantai, penentuan kecepatan angin di atas permukaan laut, penentuan batas wilayah laut dan es, studi fenomena El Nino, dan unifikasi datum tinggi antar pulau.
Sea Surface Topography (SST)
SST = Deviasi permukaan laut dari permukaan geoid.= Perbedaan dalam tinggi ellipsoid antara permukaan laut
dengan permukaan geoid.
Komponen dinamik
SSTKomponen statik (quasy-stationary)
Ellipsoid
Geoid
MSL
Permukaan lautSST (dinamik)
SST (statik)
Undulasi geoidInstantaneous SST
Hasanuddin Z. Abidin, 1999
Penentuan SST
Hasanuddin Z. Abidin, 2001
90 180 270 Bujur
+75
-75
0
Lint
ang Kontur
dalam cm
Gambar di atas adalah SST (statik) global yang diestimasi dari 1.5 tahun dataGEOS-3 ditambah seluruh data SEASAT yang ada.
Model geoid yang digunakan dalam hal ini adalah model geoid yang digunakanuntuk orbit satelit SEASAT.
Gambar ini menunjukkan bahwa satelit altimetri mempunyai kemampuan yangsangat baik dalam menentukan variasi spasial SST secara global.
0 100 200
km
Perubahan 120 cmyang disebabkan olehthe gulfstream meander
Gunungapibawah lautMuir
23 April 197728 Sept. 1977
100
50
0
cm
31.0oU64.5oB
33 35 37 39 41.0oU56.4oB
Lintang
Satelit altimetrijuga dapat digunakanuntuk mempelajarivariasi SST terhadapwaktu dalam suatuskala spasial regional.
Hal ini ditunjukkanoleh hasil pada Gambaryang diperoleh dari dualewatan satelit GEOS-3pada jejak yang samadi Lautan Atlantiksebelah Utara.
Hasanuddin Z. Abidin, 2001
Penentuan Variasi Temporal SST
Ref. : [Cheney et al., 1984]
Penentuan Variasi Temporal MSL
Hasanuddin Z. Abidin, 1999
100 200 300 400 500 hari
20
10
0
-10
-20
Var
iasi
MS
L(c
m) Dari satelit GEOSAT
Gambar di atas menunjukkan contoh variasi MSL yang diestimasidari 14 bulan data GEOSAT yang jejak (ground track) nyaberuluang setiap tiga hari.
Gambar ini memperlihatkab bahwa resolusi variasi MSL yangdiperoleh adalah lebih baik dari 10 cm.
Ref. : [Cheney et al., 1986]
KalimantanSumatera
Jawa
KalimantanSumatera
Jawa
VariasiSpasialAnomaliGayaberatdariSatelitAltimetri
Hasanuddin Z. Abidin, 1999Ref. [DEOS, 2000]
Kecepatan & Pola Arus dari Satelit Altimetri
Hasanuddin Z. Abidin, 1999Ref. [DEOS, 2000]
Tinggi Gelombang dari Satelit Altimetri
Hasanuddin Z. Abidin, 1999Ref. : [AVISO, 2000]
Kecepatan Angin dari Satelit Altimetri
Hasanuddin Z. Abidin, 1999Ref. : [AVISO, 2000]
Feb 1997
April 1997
July 1997
Jan 1998
April 1998
July 1998
Topex/Poseidon scoops 1997-98 El Nio story
http://www.jason.oceanobs.com/html/applications/enso/nino1997-98_uk.html
www.nodc.noaa.gov/OCL/plot.html