Определение области потенциального тумана по данным геостационарного спутника Himawari-8

По сравнению с другими метеорологическими явлениями, такими как ураган, гроза, снегопад, туман нельзя назвать грозной силой природы. Однако он оказывает заметное воздействие на условия жизни человека, влияет на производственные процессы, на работу и безопасность передвижения всех видов транспорта.
Крайне разреженная и неравномерно распределённая сеть наземных наблюдений на Дальнем Востоке России не обеспечивает достаточного пространственного покрытия для оценки характера распределения тумана по территории, особенно в прибрежных морских водах. Мониторинг тумана с использованием спутниковых данных позволяет не только существенно дополнить наблюдения, получаемые со станций, но и с достаточной точностью определить момент начала его рассеяния.
В Дальневосточном центре НИЦ «Планета» произведена апробация алгоритмов зарубежных метеорологических агентств (Японского метеорологического агентства и Корейской метеорологической администрации), использующих для детектирования тумана данные геостационарных спутников «Himawari-8» и «COMS». Сравнение полученных данных с результатами наблюдений на российских метеорологических станциях показало, что зачастую туман детектируется там, где фактически не наблюдался. Дальнейшие практические эксперименты позволили повысить точность детектирования за счёт объединения и модификации наиболее эффективных элементов зарубежных алгоритмов. На первом этапе были подобраны адаптивные пороги, позволяющие определять область тумана не только в дневной и ночной зонах, но и в зонах рассвета и сумерек. Далее был применён более глубокий анализ пограничного слоя атмосферы, учитывающий, кроме температуры и влажности, скорость ветра на четырёх изобарических уровнях, рассчитываемую в адаптированной для региона версии прогноза WRF-ARW.
Результаты верификации алгоритма показали, что вероятность обнаружения тумана, подтверждаемого наблюдениями, составляет 69,3% для прибрежных станций и 58,1% для материковых, однако за счёт применения модификаций удалось достигнуть значительного уменьшения, по сравнению с зарубежными алгоритмами, вероятности ложного обнаружения тумана, которая составила 4,3%. Довольно низкая вероятность детектирования тумана над материком объясняется спецификой алгоритма, использующего каналы, сильно зависимые от типа и температуры подстилающей поверхности, которая в Дальневосточном регионе крайне разнородна.
Результатом работы алгоритма в Дальневосточном центре является вероятностная карта, выраженная в процентах, строящаяся в автоматическом режиме по данным японского геостационарного спутника «Himawari-8». В перспективе модифицированный алгоритм может быть переложен на данные российских геостационарных спутников серии «Электро-Л».