La neige en janvier vue par les satellites : partie de cache-cache avec les nuages

L’année 2012 avait montré que les lecteurs du blog Un autre regard sur la Terre étaient amateurs de paysages sous la neige vus par les satellites d’observation. Les Pyrénées vues par le satellite Envisat, Toulouse en très haute résolution avec Pléiades ou encore le nord de l’Europe.

Le début de l’année 2013 avec une couverture nuageuse tenace sur la France en janvier n’a pas été très propice à acquérir de belles images.

Après l’image du sud-ouest publiée début janvier, voici pourtant une petite sélection d’images satellites de différentes régions du monde sous la neige, avec parfois des formations nuageuses étonnantes…

Dans l’Oklahoma, chute de neige très localisée après le passage d’une tempête. Image acquise par le satellite EO-1 le 14 janvier 2013. L’image a été pivotée : le nord est à gauche. Crédit image : NASA

Tempête de neige très locale

La première image nous emmène loin de l’Europe, dans l’Oklahoma aux Etats-Unis, avec le capteur ALI (Advanced Land Imager) du satellite de la NASA Earth Observing-1 (EO-1). L’image acquise le 15 janvier 2013 montre une couverture neigeuse assez étonnante, très étroite (environ 8 kilomètres) par comparaison à ce qu’on voit habituellement. C’est la conséquence du passage d’une tempête de neige, le 12 janvier, ici au niveau de la rivière Arkansas à proximité de la ville de Newkirk. L’étroite trace au sol peut faire penser aux dégâts observés après le passage d’une tornade. Prise 3 jours après les chutes de neige, l’image met en évidence les zones où la couche de neige était la plus importante.

On reste aux USA avec une image plus classique des chutes de neige à proximité de la côte Est, dans une zone à cheval entre le Kentucky, le Tennessee, la Caroline du Nord et la Virginie prise par le capteur MODIS du satellite Aqua le 18 janvier. Sur la droite de l’image, on voit les contours de la Chesapeake Bay et la ville de Washington. Les traits noirs sont des lignes rajoutées sur l’image pour matérialiser les limites des états.

L’Est des Etats-Unis sous la neige. Image acquise par le satellite américain Aqua le 18 janvier 2013.
Crédit image : NASA/GSFC – MODIS Rapid Response

Retour en Europe

On traverse l’atlantique pour rejoindre la Norvège et la Suède avec cette belle image provenant du toujours du capteur MODIS, cette fois-ci sur le satellite Terra. Elle met bien en évidence la variation de l’épaisseur de la neige entre la partie ouest et la partie est. Le contraste avec les zones sans neige rehausse les contours de fjords, le réseau hydrographique et les fonds de vallée. La limite bien nette des nuages au sud est renforcée par l’ombre portée.

Le sud de la Norvège vu par le satellite Terra le 13 janvier 2013.

Crédit image : NASA/GSFC – MODIS Rapid Response

Poursuite du voyage un petit plus au sud avec les Pays-Bas, la Belgique et le nord de la France et deux extraits d’images acquises le 16 et le 23 janvier 2013 toujours par le satellite Terra. Les images présentées plus haut étaient en couleurs naturelles. Ici, on voit l’intérêt d’avoir une autre représentation des couleurs qui facilite la lecture des images, en particulier pour distinguer les nuages des sols enneigés.

Deux extraits d’images acquise le 16 et le 23 janvier 2013 par le satellite Terra.
A gauche, représentation en couleurs naturelles, à droite représentation dite « 721 ».
Crédit image : NASA/GSFC – MODIS Rapid Response

Fausses couleurs : une vraie opportunité pédagogique...

Sur le plan pédagogique, les images montrant des sols enneigés à côté de sols nus sont particulièrement intéressantes pour expliquer la signification des différentes bandes spectrales et l’intérêt des compositions colorées.

J’ai déjà publié plusieurs exemples sur ce thème. Je rappelle ici l’explication technique qui peut donner lieu à des ateliers pédagogiques en classe en utilisant des filtres colorés :

La combinaison « 721 », comme son nom l’indique (à condition de bien connaître MODIS) utilise les bandes spectrales 7 (infrarouge thermique, centrée sur la longueur d’onde 2,155 µm), 2 (proche infrarouge à 0,876 µm) et 1 (rouge, centrée sur la longueur d’onde 0,670µm). Ces trois bandes sont respectivement associées aux canaux rouge, vert et bleu de l’écran de visualisation.

Dans la représentation 721, la végétation active, en raison de la synthèse chlorophyllienne, apparaît en vert intense (forte réponse dans le proche infra-rouge). L’eau apparaît en noir et en bleu foncé s’il y a des sédiments en suspension. La neige et les nuages de glace en altitude, plus froids et rayonnant moins dans l’infrarouge thermique, absorbent également le proche infrarouge : ils apparaissent bleutés. Les autres nuages sont blancs, les petites gouttes d’eau diffusant de manière équivalente les bandes visibles et proche infrarouge. Cette combinaison est également utilisée pour mettre en évidence les zones brûlées après un incendie (pas d’activité chlorophyllienne de la végétation brûlée) : elles apparaissent en rouge sombre.

Les deux images présentées ici montrent bien comment la composition de couleurs « 721 » aide à distinguer les nuages des zones recouvertes par la neige. Sur l’image du 23 janvier, on peut également noter la transparence de certains nuages sous lesquels la teinte bleutée de la neige reste visible.

La situation est identique avec les deux représentations d’un extrait d’une image du sud-est de la France acquise le 22 janvier 2013. La comparaison entre la version en couleurs naturelles et la version « 721 » met en évidence les nuages bas dans les fonds de vallées des Alpes : ils restent en blanc dans les deux représentations.

Terra - MODIS - France Sud-Est - 22-01-2013 - 500m

Terra - MODIS - France Sud-Est - 22-01-2013 - 721 - 500m

Deux représentations d’une image acquise le 22 janvier 2013 par le satellite Terra.
A gauche, représentation en couleurs naturelles, à droite représentation dite « 721 ».
Crédit image : NASA/GSFC – MODIS Rapid Response

Tourbillons de Karman en mer de Chine et rue de nuages au Japon

On termine en repartant loin de la France avec une image vue par le capteur GOCI du satellite COMS.

Extrait d’une image acquise le 18 janvier 2013 par le capteur GOCI du satellite COMS.
Crédit image : KOSC / KARI

Dans ce cas, ce sont moins les surfaces enneigées sur la péninsule de Corée et en Chine que la forme des structures nuageuses qui attire l’attention :

D’une part, au Japon, avec les rues de nuages (cloud streets) qui s’étirent au nord et au sud à partir du trait de côte : des nuages disposés en files sensiblement parallèles à la direction du vent. Ces motifs se forment lorsque la couche basse de l'atmosphère est instable et surmontée par une inversion de température alors qu’un vent soutenu est présent en altitude.
D’autre part, avec les spectaculaires tourbillons de Karman (ou plus exactement de Benard-Von Karman) qui ont déjà fait l’objet d’une présentation détaillée sur le blog Un autre regard sur la Terre. Ici, ce sont des vents persistants qui soufflent de part et d’autre de l’île montagneuse de Cheju Do (le mont Halla enneigé culmine à 1950 mètres). Comme un avion dans une soufflerie, la présence de l’île crée des turbulences, matérialisées sur l’image par une série de nuages en forme de tourbillons. On remarque que deux tourbillons consécutifs tournent en sens contraire, un dans le sens des aiguilles d’une montre, l’autre en sens inverse.

L’originalité du capteur GOCI est d’être installée sur un satellite géostationnaire. Contrairement aux satellites défilants en orbite héliosynchrone, il observe en permanence une même région du monde : le KOSC (Korea Ocean Satellite Center) qui distribue les images de GOCI a publié une série d’images montrant l’évolution des tourbillons de Karman sur plusieurs jours. La résolution de GOCI est de quelques centaines de mètres (comme MODIS). La vision permanente fait rêver beaucoup de monde : les ingénieurs ont conçu des projets visant à atteindre la haute résolution depuis l’orbite géostationnaire. C’est le cas d’HRGEO imaginé par Astrium pour atteindre une résolution de quelques mètres, avec un atout inédit : la vision permanente d’une région du globe.

En savoir plus :

D’autres images du blog Un autre regard sur la Terre sur les chutes de neige :
D’autres articles du blog Un autre regard sur la Terre sur les tourbillons de Benard-Karman vus par satellite :
D’autres articles dans la catégorie « météorologie ».
Une galerie d’images sur la neige vue par les satellites d’observation et une autre sur les tourbillons de Benard-Karman.
Sur Wikipédia, une page sur les rues de nuages.
Sur le site du KOSC (Korea Ocean Satellite Center), la page où sont publiées les dernières images prises par GOCI.
Sur le site de la NASA (MODIS Rapid Response), les images MODIS des satellites Aqua et Terra.