Специализированный программный комплекс получения оценок параметров облачности и осадков по данным радиометра SEVIRI с геостационарного метеоспутника Meteosat-10, -11 для Европейской территории России и Европы

В ФГБУ «НИЦ «Планета» создан Специализированный Программный Комплекс (СПК) «SEVIRI-Europe», позволяющий автоматически в круглосуточном режиме определять параметры облачного покрова, осадков и опасных явлений погоды (ОЯП) для Европейской территории России (ЕТР) и Европы по данным радиометра SEVIRI с геостационарного метеоспутника Meteosat-10, -11 (точка стояния 0° в.д.). В основе СПК лежит созданная Волковой Е.В. Комплексная пороговая методика (КПМ) автоматической классификации спутниковых данных (Волкова, Успенский, 2010). КПМ использует измерения SEVIRI/Meteosat в каналах 1, 2, 4-10 (в т.ч. их разности), прогностические поля (NCEP GFS) о вертикальном распределении температуры воздуха в атмосфере и атмосферном давлении на уровне моря, цифровую карту рельефа, а также параметры облачности и осадков, полученные на предыдущих этапах классификации. Пороговые значения предикторов рассчитываются для каждого пиксела спутникового изображения как функции высоты места над уровнем моря, высоты солнца, номера календарного дня от начала года, приземной температуры воздуха, угла спутникового визирования, географической широты и др.
Выходные продукты СПК по облачности, осадкам и ОЯП получаются в оперативном режиме для каждого срока спутникового наблюдения с исходным разрешением спутниковой информации: облачная маска (2 класса), типы облачности (13 классов), максимальные водность облачного слоя (г/м3, 7 градаций), водозапас облачного слоя (кг/м2, 9 градаций), температура верхней границы облачности (ВГО) (К или оС, 16 градаций или в точных значениях), высота ВГО над уровнем моря (м или км, 16 градаций или в точных значениях), барическая высота ВГО (гПа, 16 градаций или в точных значениях), высота НГО над поверхностью земли (км, 4 градации), фазовое состояние воды в облачных частицах в слое вблизи ВГО (4 класса), толщина облачного слоя (км, 13 градаций), оптическая плотность облачного слоя (11 градаций), оптическая толщина облачного слоя (14 градаций), эффективный радиус облачных частиц (мкм, 8 градаций), максимальная мгновенная интенсивность осадков (мм/ч, 7 градаций), тип осадков у поверхности земли (13 классов), зоны гроз, града и обледенения разной интенсивности (по 4 класса), а также высота над уровнем моря верхней и нижней границ слоя обледенения каждой интенсивности (км, по 10 градаций) и суточные суммы осадков (мм).
На примере архива синхронных спутниковых и наземных метеонаблюдений за 2017-2018 гг. была проведена валидация полученных с помощью КПМ оценок параметров облачного покрова, осадков и ОЯП для Европы и ЕТР данными наземных наблюдений на метеостанциях, а также выполнено сопоставление с аналогичными оценками, полученными КПМ по данным SEVIRI/Meteosat-10 за 2011-2016 гг. для ЕТР (Волкова, 2017), и с климатической информацией. Результаты сопоставления показывают хорошее качество получаемых выходных продуктов КПМ. Они не уступают по точности зарубежным аналогам, получаемым в рамках проектов SAF NWC и SAF CM EUMETSAT (http://www.cmsaf.eu), и, в основном, удовлетворяют предъявляемым к ним пользователями требованиям, поэтому могут быть предложены к использованию в качестве дополнения наземным метеонаблюдениям для мезомасштабного мониторинга облачного покрова и его параметров как в оперативном режиме, так и для климатических исследований. Подавляющее большинство параметров облачности, осадков и ОЯП детектируется с точностью ±1 класс/градация в 70-90 % случаев и ±2 класса/градации в 80-95 % случаев (в зависимости от детектируемого параметра, сезона, времени суток и др.). Грубых ошибок выявлено не было. Наиболее точно КПМ работает для ЕТР (42-63° с.ш. и 20-51° в.д.). Для некоторых южных территорий (особенно для Северной Африки, Адриатического моря и др.) возможны ошибки оценок параметров облачности и осадков (обычно в сторону завышения).
В настоящий момент результаты работы СПК проходят апробацию в ФГБУ «Гидрометцентр России» и в ФГБУ «Центрально-Чернозёмное УГМС». Для обеспечения оперативного получения потребителями информационных продуктов создано программное обеспечение, позволяющее регулярно получать согласованный набор из нескольких наименований продуктов с разной периодичностью (минимально – 15 мин). Скаченные продукты представлены в виде растровых файлов, которые могут быть просмотрены в режиме слайд-шоу непосредственно на мониторе дежурного синоптика.