The GOES-R Series: The Nation’s Next Generation Geostationary Weather Satellites

Sandra Cauffman GOES-R Series System Program Deputy Director

38th Session of the WMO RAIV Hurricane Committee April 23-26, 2016 San Juan, Puerto Rico

La misión de la NOAA Misión de NOAA: Ciencia, Servicio, y Administración 1. Para entender y predecir los cambios climáticos, el clima, los océanos y las costas; 2. Para compartir el conocimiento e información con los demás; y 3. Para conservar y gestionar los ecosistemas y recursos marinos y costeros.

Adaptacion Climatica y mitigacion

Comunidades costeras y las economías resilientes

Nación Lista para el Clima

Oceanos Saludables

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Principales Actividades de NESDIS Actualmente proporcionamos operaciones de satélites en orbita 24 horas al día, 7dias a la semana • Satélites en orbita geoestacionaria (GOES) • Satélites en orbita polar (POES) • Programa de satélites meteorológicos de defensa (DMSP) POES • Jason-2 y Jason-3 Satélites de Altimetría • Asociación Nacional de órbita polar Suomi ((S-NPP) • DSCOVR (Continuidad de Viento Solar) La adquisición de nueva generación de satélites • GOES–R Serie de satélites • Sistema de Conjunto de satélites polares • COSMIC-2 Radiocultación

GOES-R

GOES

DSCOVR

JPSS

Proporcionar administración de datos a largo plazo La realización de investigaciones y desarrollo de operaciones NEIO

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Porqué GOES-R ? La serie de satélites GOES-R proporcionarán mejoras significativas en la detección y observaciones de los fenómenos meteorológicos que afectan directamente a la seguridad pública, protección de la propiedad, y la salud económica y la prosperidad de nuestra nación. ABI

Imagenes visibles y en Infrarojo

GLM

Mapeo de relámpagos

SEISS and MAG

EXIS and SUVI

Monitoreo del clima espacial

Imágenes solares

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Configuración de la flota GOES

7

Arquitectura del Sistema GOES-R

8

Satélite GOES-R Ensamblado

9

El Satélite GOES-R

Extreme Ultraviolet and X-Ray Irradiance Sensor (EXIS)

Space Environment In Situ Suite (SEISS) Solar Ultraviolet Imager (SUVI) Magnetometer

Geostationary Lightning Mapper (GLM)

Advanced Baseline Imager (ABI)

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¿Qué es el clima espacial? El clima espacial se refiere a las condiciones variables en el Sol y en el entorno espacial que pueden influir en el rendimiento y la fiabilidad de los sistemas tecnológicos espaciales y terrestres, así como poner en peligro la vida o salud.

Ionosphere Electromagnetic Radiation Energetic Charged Particles

Magnetic Field (Magnetized Plasma)

Magnetosphere

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NASA Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

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Vivir con una estrella es peligroso!

GOES Orbit

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Extreme Ultraviolet and X-ray Irradiance Sensors (EXIS) • EXIS tienen dos sensores que miden radiación: Extreme Ultraviolet Sensor (EUVS): monitorea las variaciones solares que afectan la orbita de los satélite, y los cambios ionosféricos que afectan las operaciones de comunicación y navegación X-Ray Sensor (XRS): detecta el comienzo, la duración y la magnitud de las llamaradas de rayos X solares

Solar Flare

• Proporciona mejores advertencias de llamaradas solares para prevenir la interrupción de comunicaciones y de navegación • Proporciona datos para modelos de predicción de impactos severos en los satélites, los astronautas, y pasajeros de líneas aéreas en las rutas polares, y proporciona datos de posibles impactos en el rendimiento de las redes eléctrica

EUV Composite Solar Image

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Solar UltraViolet Imager (SUVI) • Mejora de la detección de agujeros de la corona, llamaradas y regiones de origen de eyección de masa coronal • Mejora de la predicción de tormentas geomagnéticas • El aumento de rango dinámico, resolución y sensibilidad en el monitoreo de flujo de rayos x solares

C9 flare from AR 2297 at 01:55 UT

GOES-13 Solar X-Ray Imager: Current Capability

C9 flare from AR 2297 at 02:14 UT

Future Capability: GOES-R Solar UltraViolet Imager (using Solar Dynamics Observatory data)

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Space Environment In-Situ Suite (SEISS) • SEISS consta de sensores de partículas energéticas para monitorear protones, electrones y partículas alpha para proporcionar flujos: Un seguimiento más preciso de las partículas energéticas responsables de riesgos de radiación para los seres humanos y naves espaciales Un mejor seguimiento de la baja energía ionizante responsable de la carga eléctrica de los satélites Mejora de la alerta de eventos de alto flujo, reduciendo el daño a radiocomunicaciones

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Magnetómetro • El magnetómetro mide la magnitud y dirección del campo magnético ambiental de la Tierra • Proporcionará la única medida operativa del impacto de las tormentas geomagnéticas en órbita geosíncrona (clave para interpretar las mediciones de tormenta de radiación solar por SEISS) • Proporciona automatizada “Magnetopause Crossing Detection” y detección automatizada de impulso repentino

Magnetometer Installation

Magnetometer Boom Magnetometer Sensor

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Geostationary Lightning Mapper (GLM)

Especificaciones • • •

Mapeo de rayería del tierra a nubes y de nubes a nubes 500 imágenes por segundo Latencia de datos al usuario solo 20 segundos

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Video Digital de alta velocidad Relámpago 7500 fps

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Lightning 2-Stroke Cloud-to-Ground 50 km

20

Total Lightning Detection 1-min TRMM/LIS overpass, May 3, 1999 tornado outbreak

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Saltos de rayos y tormentas severas Mejora de los predictores de sensibilización y de confianza de situación da lugar a advertencias de tormentas graves más precisas (es decir, mejora los plazos de entrega de datos y reduce las falsas alarmas)

Current national average for tornado warning lead-time is ~13 minutes

Aumento de rayeria puede ser un predictor de la formación de tornados

Total lightning (Upper) from the North Alabama Lightning Mapping Array (LMA) coincident with NEXRAD radar-derived storm relative velocity (Lower) at 1236 (Left) and 1246 (Right) UTC on 6 May 2003. dar alone. Image courtesy of Geoffrey Stano and SPoRT. 22

Advanced Baseline Imager (ABI)

Instrumento Principal de los satélites GOES-R series Imágenes de 16 canales Mide radiancias en las longitudes de onda visibles y del infrarrojo cercano Mejora en las capacidades actuales de información espectral (3X), cobertura espacial (4X), y la resolución temporal (5X)

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Tres veces mas información espectral

GOES-13/14/15 Spectral Bands

GOES-R Spectral Bands

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ABI Spatial Resolution: Fog Detection •Tecnología de algoritmos mejorados- el algoritmo de GOES-R proporciona información cuantitativa sobre la probabilidad de niebla, mientras que los productos corrientes de GOES de detección de niebla son de naturaleza más cualitativa •Tecnología de sensores mejorada- el ABI ha mejorado en gran medida la información espectral, resolución espacial y resolución temporal

Courtesy: Mike Pavolonis/NESDIS STAR

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Cobertura cinco veces mas rápida

Current GOES 5 minute Capability

GOES-R 5 minute Capability

26

Cobertura cinco veces mas rápida

- Scan Mode 4: Full disk every 5 minutes - Scan Mode 3: Full disk images every 15 minutes + 5 min CONUS images + 30 sec mesoscale

Los meteorólogos pueden monitorear las interacciones entre las masas de aire, los límites de salida y tormentas llevando a un aumento de conocimiento de la situación y confianza en predicciones. 27

GOES-14 Rapid Scan 1-min Imagery Standard (15-min)

http://cimss.ssec.wisc.edu/goes/srsor2014/GOES-14_SRSOR.html

RSO (5-7 min)

SRSOR (1-min)

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Huracán Mitch Octubre 1998

29

¿Cómo ayudara GOES-R con el próximo Huracán Mitch? • Mejora de vectores de movimiento atmosférico (AMVs) – Mucha mas alta resolución espacial y temporal – Pronósticos de trayectoria mejorados a través de la asimilación de datos

•

Escaneado súper-rápido de datos – Génesis de los pronósticos, estructura convectiva cerca de tocar la tierra, aumento de resolución temporal AMVs, cambios en la estructura de la pared del ojo del huracán

• Geostationary Lightning Mapper – Mejora de pronósticos de rápida intensificación

• Estimación de intensidad de huracán – Mejora del seguimiento de los cambios de intensidad

• Productos Multi-espectrales – Identificación de la interacción con aire seco y polvo – Interacción de sistemas de baja-latitudes baroclínicas (late/early season)

• Mejores estimaciones cuantitativas de precipitación

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Los vectores de movimiento atmosférico de GOES-R

Proxy: AMVs from special GOES-14 super-rapid-scan ops during Hurricane Sandy

Low-Level (700-950 hPa) Vectors from VIS

AMVs from 15-min images (routine GOES sampling) C. Velden (CIMSS)

AMVs from 1-min images (meso GOES-R sampling)

1800 UTC 26 Oct, 2012

31

SRSO Formación de la tormenta tropical Lowell (Aug 19, 2014)

32

Ubicación de relámpagos del Huracán Joaquín (Oct 2015) por las redes de detección terrestres

Demostraciones de prueba muestran que la intensificación es favorecida cuando se produce una banda de lluvia y rayo núcleo interno simétrico de relámpagos. . GLM proporcionará la actividad total de rayería.

33

GOES-R Ejemplo de tasas de lluvias • Un loop de video de 2 días de tasas de lluvia producidas por Huracán Sandy cuando pasaba por la parte oeste de caribe • El nuevo algoritmo toma ventaja de los nuevos canales WV y IR de GOES, llevando a una mejor habilidad, especialmente para nubes producida por lluvia tibia • La resolución espacial mas fina del ABI permitirá que el algoritmo capte con mayor precisión la precipitación mas intensa que se produce a escalas espaciales mas pequeñas. 34

GOES-R Iniciación de productos convectivos

35

GLM User Readiness Innundaciones Historicas en Carolina del Sur IR and 15-min Lightning Density - 10/03/15

Courtesy of MPS

36

Probabilidad de convección severa

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Himawari-8 •

Japan Meteorological Agency (JMA) – Advanced Himawari Imager (AHI) muy similar al GOES-R series Advanced Baseline Imager – Intercambio de información e investigación colaborativa en la ceniza volcánica y la ciencia de análisis de nubes – El acceso a la máxima resolución de imagines de HIMAWARI para demostraciones

•

Himawari-8 Imagery: –

http://rammb.cira.colostate.edu/ramsdis/online/himawa ri-8.asp

–

http://rammb.cira.colostate.edu/ramsdis/online/loop_of _the_day.asp

–

http://www.data.jma.go.jp/mscweb/data/himawari/inde x.html

–

http://re.ssec.wisc.edu/s/k7aYV

–

https://www.ssec.wisc.edu/data/geo/index.php?satellite =himawari&file=gif

Himawari-8 True Color Composite from January 25, 2015 S. Miller (CIRA) on behalf of the GOES-R AWG Imagery Team

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Himawari-8 AHI Himawari-8 Full Disk True Color Multispectral Imagery every 10 minutes

GOES-15 Full Disk Visible Imagery every 3 hours

39

Himawari-8 Geocolor Imagery

40

Himawari-8 Air Mass RGB Twin Explosive Cyclogensis in the North Pacific Ocean

Courtesy of MPS

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Himawari-8 AHI as a Proxy for the GOES-R ABI – Derived Motion Winds

Typhoon Dolphin High-Level 100-400 mb

Mid-Level 400-700 mb

Low-Level >700 mb

Winds derived from AHI Band 14 (11.2um) using 10-min Full disk imagery 42

Jaime Daniels (NESDIS/STAR)

42

Himawari-8 Water Vapor Imagery 10-minute latency

Courtesy of AWC

43

Himawari True Color 7 Aug. 2015 – Lake Baikal fires

Courtesy of CIRA

44

Himawari Imagery of Erupting Shiveluch Volcano

Courtesy of JMA

Volcán Shiveluch en la península Rusa de Kamchatka. Esta es una de las primeras erupciones activas vistas por Himawari. Banda visibles de 10 minutos de datos (0.64um) a 500m resolución mediante el IAH es similar a lo que veremos en el GOES-R ABI. Esto permitirá avisos de cenizas volcánicas que se publicará con mucha más 45 rapidez.

45

Himawari-8 True Color Using CIRA’s Rayleigh correction technique Day following the explosion, starts 6-7 hours afterward Black cloud, possibly from fire or explosion

Tianjin

12 Aug

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GOES-R Data Access Acronym

System Name

Description

GRB

GOES Rebroadcast

Un canal del servicio de transmisión de datos de espacio de GOES-R para los productos de datos de nivel 1 b. Estáran disponibles para todos los usuarios con receptores de GRB que tengan en vista los satélites de la serie GOES-R las longitudes operativas del Este o el Oeste .

AWIPS

Advanced Weather Interactive Processing System

Sistema informático interactivo que integra los datos meteorológicos e hidrológicos, permitiendo a los analistas preparar las predicciones y emitir los avisos. GOES-R proporcionará productos seleccionados a través AWIPS. Nube y las imágenes de humedad serán entregados vía NOAAPORT / SBN (satélite Broadcast Network)

HRIT/ EMWIN

High Rate Information Transmission/ Emergency Managers Weather Information Network

EMWIN es un servicio directo que proporciona a los usuarios con los pronósticos del tiempo, advertencias, gráficos y otros datos directamente desde el Servicio Meteorológico Nacional (SMN) en tiempo casi real. HRIT es un nuevo servicio de datos a alta velocidad (400 Kbps) que remplazara el servicio actual LRIT (Baja Tasa de Transmisión de Información), proveyendo las imágenes del satélite de GOES-R y productos seleccionados a terminales remotas.

PDA

Product Distribution and Access

El procesamiento de satélites ambientales y el Sistema de Distribución (ESPDS) es responsable de recibir y almacenar datos y productos satelitales del medio ambiente en tiempo real y ponerlos a disposición de los usuarios autorizados. PDA proporcionará servicios de distribución y acceso en tiempo real a los usuarios de GOES-R.

CLASS

Comprehensive Large Arraydata Stewardship System

Archivo de datos basado en la Web y el sistema de distribución de datos ambientales de la NOAA. CLASE proporcionará servicios de acceso y distribución de datos retrospectivos de datos GOES-R para todos los usuarios.

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La transicion a la lectura directa de datos de GOES-R • Mejora de productos para la retransmisión hemisférica ‒ Imágenes mas rápidas de disco completo 5 minutes (Mode 4) and 15 minutes (Mode 3)

‒ Conjunto completo de datos a nivel 1b Datos de los 6 instrumentos de GOES-R incluyendo los 16 canales de ABI

• Requiere nueva antena, hardware del receptor, y el sistema de procesamiento para manejar los nuevos volúmenes de datos – La frecuencia del receptor cambia de 1685,7 MHz a 1686,6 MHz – Señales polarizadas circulares dobles ‒ Pasan de 2.11 Mbps (GVAR) a 31 Mbps (GRB)

• GRB las especificaciones de enlace y formato de datos han sido publicadas. – http://www.goes-r.gov/users/grb.html

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Transition from GVAR to GRB GOES Variable (GVAR)

GOES Rebroadcast (GRB)

Full Disk Image

30 Minutes

5 Minutes (Mode 4) 15 min (Mode 3)

Other Modes

Rapid Scan, Super Rapid Scan

3000 km X 5000 km (CONUS: 5 minute) 1000 km X 1000 km (Mesoscale: 30 seconds)

Polarization

None

Dual Circular Polarized

Receiver Center Frequency 1685.7 MHz (L-Band)

1686.6 MHz (L-Band)

Data Rate

2.11 Mbps

31 Mbps

Antenna Coverage

Earth Coverage to 50

Earth Coverage to 50

Data Sources

Imager and Sounder

ABI (16 bands), GLM, SEISS, EXIS, SUVI, MAG

Space Weather

None

~2 Mbps

Lightning Data

None

0.5 Mbps 49

Actualizar o reemplazar GVAR GRB Ground Antenna Sizes

GOES-West

GOES-East

NOTES: 1. Cálculos basados en los datos disponibles mayo de 2011 2. Cada tamaño de la antena se puede utilizar dentro del contorno indicado 3. Atenuaciones de lluvia que se incluyen son: 1.3 / 1.6 / 2.0 / 2.2 / 2.5 dB (3,8 a 6 m) 4. Se incluye un margen operativo de 2,5 dB porque el aislamiento de doble polarización puede variar dentro del área de cada antena 50

Community Satellite Processing Package (CSPP) Geo Direct Broadcast

Open source software developed by SSEC/CIMSS: The GRB software package contains: •

•

Software capable of processing CCSDS packets and outputting NetCDF-4 files containing ABI Level 1b, GLM Level 2, and all space weather instrument L1b data. Software to generate GeoTiff and .png images for each ABI band.

GEOCAT- developed by NESDIS/CIMSS Geo Cloud Algorithm Team http://cimss.ssec.wisc.edu/csppgeo/

51

GRB Summary • GRB allows real time distribution of all Level-1b GOES-R data products for direct readout users. • Direct Readout users need to upgrade all equipment for GOES-R: – Significant increase in data rate! – New data format!

• Documents and updates to be posted on the GOES-R web site: – http://www.goes-r.gov/ – http://www.goes-r.gov/users/grb.html

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La transición de HRIT/EMWIN •

La red de Administradores de informacion de meteorológica (EMWIN) de el NOAA NWS es un servicio de transmisión de datos meteorológicos difundidos de acuerdo a las prioridades – Alertas/Advertencias/ – Pronósticos, productos gráficos e imágenes – Estaciones receptoras de bajo costo

•

La Transmisión de Información de baja tasa (LRIT) de la NOAA NESDIS es una colección de resolución reducida de imágenes y productos de GOES y MTSAT – Imágenes visibles, infrarrojas y de vapor de agua de GOES a 4 km de resolución espacial – Imágenes visibles, infrarroja y de vapor de agua proyectadas por la LRIT-Oeste – Información de tormentas tropicales – Copia del Servicio de colección de datos de GOES (GOES-DCS)

•

El servicio GOES-R HRIT / EMWIN combina LRIT y EMWIN con GOES-DCS en una sola antena de 1 metro 53

Transición de LRIT y EMWIN a HRIT/EMWIN LRIT / EMWIN Based on GOES NOP

HRIT/EMWIN On GOES-R Series

Disco Completo, NH, SH imageness

3 Hourly Full Disk; .5 hour NH/SH; follows GOES East/West Schedule. RSO issue

Variables pero se planifica obtener 3 canales cada 15 minutos

Polarizacion

LRIT BPSK EMWIN offset QPSK

BPSK

Fequencia central del Receptor

LRIT 1691.0 MHz (L-Band) EMWIN 1692.7 MHz (L-Band)

1694.1 MHz (L-Band)

Velocidad de datos

LRIT 128 Kbps EMWIN 19.2 Kbps

400 Kbps

Cobertura de Antena

Earth Coverage to 50

Covertura terrestre a 50

Fuentes de datos de imágenes

GOES NOP Imager (IR,VIS,WV) MTSAT Imager

ABI (3 o mas bandas) HBI (3 bandas por hora-GOES W

Productos EMWIN

Full Suite of Current Products

Combinado con productos de LRIT

GOES DCS

Copy of DCS observations

Copia de observaciones 54

Alertas y Advertencias de Huracanes • Los programas satélitales de NESDIS apoyan directamente la diseminación de alertas y advertencias de huracanes • En los satélites GOES-N: se transmiten por los transpondedores de EMWIN y LRIT. • En los satélites GOES-R: (a partir de Marzo de 2017) se transmitirán por el transpondedor HRIT/EMWIN. • Por GEONETCast Américas: a través del sub-canal NWS ISCSWARN.

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HRIT/EMWIN Summary • HRIT / EMWIN proporcionará al menos 3 canales de imágenes de GOES-NOP y / o GOES-R junto con advertencias, relojes y productos de predicción, y una copia de las observaciones GOESDCS (Sistema de Recolección de Datos) • Nueva velocidad de datos, frecuencia central y modulación (Usuarios EMWIN) • Estaciones receptoras son comerciales off-the-shelf que utilizan una antena de 1 – 1.2 metros • Los documentos y las actualizaciones de tales se publicarán en el sitio web del GOES-R: – http://www.goes-r.gov/

– http://www.goes-r.gov/users/hrit.html

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PDA (Distribucion de Productos y Acceso) • • • •

Portal de acceso de datos para clientes (GOES, POES, Otros) basados en GUI Reemplaza los sistemas actuales de ESPC (DDS, NDE, GOES satepsdist, etc.) Proporciona un catalogo de datos con 7-dias (GOES-R), 4-days (JPSS), y 3-dias (en orbita) Permite a los usuarios de NetCDF4 (con CF metadatos) gestionar el acceso (personalización del producto, la selección y el método de transferencia) – – – – – – –

• •

Ya no hay una talla única para todos Capacidad para formar los datos Flexible Sectorizado Frecuencia temporal Dominios de mesoescala Cambios de modo

Soporta los protocolos FTPS y SFTP Todas las solicitudes de acceso a los usuarios internacionales se envían a través de la oficina de la NOAA de Asuntos Internacionales y agencias. Contacto: [email protected] 57

GEONETCast-Américas (GNC-A) http://www.geonetcastamericas.noaa.gov/ •

GEONETCast- es un servicio de diseminación de información fácil de usar y de bajo costo guiado por el usuario, y tiene como objetivo proporcionar la información global como base para la correcta toma de decisiones en una serie de áreas crítica como la salud pública, la energía, la agricultura, el clima, el agua, el clima, los desastres naturales y de los ecosistemas.

•

GEONETCast-Américas sirve la mayor parte de Norteamérica, Centroamérica y Sudamérica utilizando estaciones receptoras de satélites de bajo costo basados en difusión de vídeo digital (DVB) estándares.

•

Proporcionado por EE.UU. / NOAA

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GEONETCast-Americas (GNC-A) http://www.geonetcastamericas.noaa.gov/ • GEONETCast-Américas sirve la mayor parte de Norte, Centro y Sudamérica incluyendo la Cuenca del Caribe • Utiliza las estaciones receptoras satelitales, relativamente económicas sobre la base de difusión de vídeo digital (DVB-S o S2) estándares. • Tres transmisiones regionales proporcionadas por la NOAA, EUMETSAT y CMA • GNC-A proporcionada por EE.UU. / NOAA

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GEONETCast-Américas Content • Canales de difusion de producto canales de difusión separados dependiendo del proveedor de datos Los usuarios pueden elegir los canales que desea recibir Incluye Canal de entrnamiento y Canal de alerta

• Formato de Productos No hay ninguna restricción sobre el formato de los productos

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GEONETCast-Americas Estacion de Recepcion • • •

Los usuarios son responsables de compra y operación de la estación Los Componentes son comerciales estándar off-the-shelf Los costos estimados por usuario: $ 5,000 - 10,000 (dependiendo de los costos de instalación y transporte) • Computadoras personales: $ 500 • Software de difusión de datos: $ 400 licencia - una sola vez • Antena de 1.8-2.4m incluyendo LNB: $ 1,000-2,000 • DVB-S (S2) Receptor: $ 100 • No hay costos de suscripción recurrentes para Kencast • Los costos de instalación varían según la ubicación

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GOES-R entramiento en Español https://www.meted.ucar.edu/ Módulos adicionales de COMET están disponibles en español en áreas de temas relacionados con el clima, datos de satélite y las aplicaciones, polvo, meteorología tropical, cenizas volcánicas, incendios, el clima espacial y mucho más!

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El camino al lanzamiento • 13 de Octubre de 2016 a las 5:42pm (EDT) • Lanzamos desde: Cape Canaveral Air Force Station, Florida • Vehículo: United Launch Alliance Atlas V (AV-541) • Pad: Launch Complex 41

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Pruebas después del lanzamiento y validación • Lanzamiento y elevación de orbita: 14 días • Pruebas después del lanzamiento: Oct. 2016 – Mar. 2017 • GOES-16 validación extendida: Apr.– Sept. 2017 • GOES-16 operacional: Oct. 2017 a TBD ubicación de orbita

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Thank you! For more information visit www.goes-r.gov

www.facebook.com/GOESRsatellite www.youtube.com/user/NOAASatellites twitter.com/NOAASatellites www.flickr.com/photos/noaasatellites

New GEO Societal Benefit Areas Biodiversity and Ecosystem Sustainability Disaster Resilience Energy and Mineral Resources Management Food Security and Sustainable Agriculture Infrastructure and Transportation Management • Public Health Surveillance • Sustainable Urban Development • Water Resources Management • • • • •

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Colaboración internacional • WMO Space Programme – – – –

SATellite User Readiness Navigator (SATURN) Virtual Laboratory (VLAB) for Training WWRP science, technology, societal benefit area demonstrations-RDP/FDP Future Training: RAIII and RAIV

• Brazil- InPE/CPTEC, Univ. Sao Paulo ‒ Collaboration in CHUVA Campaigns, post-launch testing and validation

• Argentina- NMHS, Univ. Buenos Aires ‒ RELAMPAGO RDP for High Impact Weather

• NOAA Satellite Conference – 2015: • International attendance • WMO VLAB workshop • International perspectives session

– 2017: June 2017, Location TBD

2014 EUMETSAT Convection Working Group workshop, April 7–11, Zagreb, Croatia. 67

GRB Downlink Characteristics • •

Input Center Frequency: 1686.6 MHz Content (specified for each of two polarization channels: LHCP, RHCP) – L1b data, QC data and metadata: ABI, SUVI, EXIS, SEISS, MAG – L2 data, QC data, metadata: GLM – GRB Information Packets

•

Data rate – 31 Mbps maximum data rate – 15.5 Mbps instantaneous maximum for each polarization channel – Downlink link margin: 2.5 db

•

Compression - Lossless compression required – JPEG2000 (ABI, SUVI) and SZIP (GLM); EXIS, SEISS and MAG data will not be compressed

•

Format – Outer Frame Format: DVB-S2 – Inner Frame Format: CCSDS Space Packet

•

Coding – BCH + LDPC (2/3) for 8-PSK and LDPC (9/10) for QPSK

• •

Modem Required C/No (dB-Hz): 78.6 Maximum Demodulator Required Eb/No (dB) for 1x10-10 BER: – 3.7 dB (8 PSK); 3.9 dB (QPSK)

•

Minimum Antenna System G/T (dB/K) : 15.2 db/K (at 50 Elevation) 68

Details of the GRB Dual Polarized Signal • GRB LHCP: L1b products from ABI 0.64 um band and 6 IR bands (3.9, 6.185, 7.34, 11.2, 12.3, and 13.3 um) • GRB RHCP: L1b products from ABI bands 0.47, 0.865, 1.378, 1.61, 2.25, 6.95, 8.5, 9.6 and 10.35um, L2+ GLM, L1b SUVI, L1b EXIS, L1b SEISS, and L1b Magnetometer products • Ensures load balanced utilization of the two circular polarizations, allowing users to receive all GRB products with a dual-polarized system (both LHCP and RHCP), and allowing users flexibility to receive GOES Imager legacy channels with a single polarized system (LHCP only). 69

Details of the GRB Dual Polarized Signal Reception of the GRB data requires a fixed dish antenna Dual feed horns connected to 2 Low Noise Amplifiers (LNAs) The LNA outputs are connected to RF/IF down-converters RF/IF down-converters connected to DVB-S2 capable receivers The GRB downlink center frequency of 1686.600 MHz requires an antenna G/T of 15.2 dB/K for worst-case locations. • This equates to a 4.5 meter dish with a system noise temperature of 120 K. • Most CONUS locations are anticipated to have acceptable performance with a 3.8 meter dish. • • • • •

• You will need a new receive system from antenna to computer.

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HRIT/EMWIN Downlink Characteristics • Coding – BPSK – Convolutional rate ½ code with constraint length 7 concatenated with Reed Solomon (255,223) with Interleave = 4 – Square Root Raised Cosine filtering using an Alpha factor of 0.3 – The resulting “Necessary Bandwidth” for this signal will be 1.205 MHz

• Modem Required: predicted C/No is in the range of 63-67 dB • Maximum Demodulator Required is – Eb/No is 4.6 dB for a BER of 1x10-8 after decoding

• Minimum Antenna System – At 5 degree elevation, the minimum antenna is 1.2 meter. – At 10 degrees or more elevation the minimum size is 1.0 meter – Using a LNA or LNB with a system noise temperature of about 200 K will provide a G/T of 1.0 dB/K or -0.3 dB/K respectively 71

Transitioning HRIT/EMWIN from GOES NOP to GOES-R • Improved data products for hemispheric retransmission ‒ Faster full disk images: between 15 and 30 minutes ‒ Warnings, Watches, Tropical Storm Information ‒ Copy of GOES Data Collection System (GOES DCS)

• Requires new antenna and receiver hardware ‒ Receiver frequency shift to 1694.1 MHz from: ‒ EMWIN 1692.7 MHz and LRIT 1691.0

‒ BPSK Polarization; EMWIN shift from Offset QPSK ‒ Data Rate to a combined 400 Kilobits per Second from: EMWIN: 19.2 Kbps and LRIT : 128 Kbps (combined 147.2)

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SDR Hardware Overview

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ESPC Data Distribution of GOES-13/14/15 & GOES-R (Effective when PDA & GOES-R both Operational) NSOF in Suitland, MD

WCDAS in Wallops, VA

Legend & Notes

GOES-R

Primary Ground Segment Sites GOES-R Data System GOES-13/14/15 Data System

GOES-R

Data Distribution Users

Only GOES-13/14/15 McIDAS

AWIPS: Sectorized CMI GRB: ABI & Spc Wx L1b + GLM L2 GVAR: L1b PDA: L1b & all L2+ GEODIST: McIDAS ADDE

AWIPS

PDA Both GOES-13/14/15 & GOES-R

NSOF: NOAA Sat Ops Facility WCDAS: Wallops Command and Data Acquisition Station

GRB

GOES13/14/15

GVAR

AWIPS

GOES13/14/15

GEODIST

Users CLASS

Users

Users 74

Example GNC-A Receiver Costs • Standard off-the-shelf components keep costs lower • Example cost from two installations; one self installed and one turn-key system: – – – – – – – – –

Personal computer ~ $2,632 $ 800 Client datacasting software ~ $ 575 $ 575 2.4m antenna, LNB (column 2 mast/shipping) - ~ $1,391 $ 5,336 DVB-S External Ethernet receiver ~ $ 319 $ 454 Installation (costs vary widely by location) – ~$* $ 2,200 Taxes (vary by location; used 16%) ~ $ 783 $ 1,494 Total: ~ $5,6799 $10,859 * Self installation: cost absorbed by organization Note: No recurring subscription costs for Kencast FAZZ Client ApplicationT

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