Специализированный программный комплекс получения оценок параметров облачности и осадков по данным радиометра SEVIRI с геостационарного метеоспутника Meteosat-8 (41,5° в.д.) для европейской территории России и Западной Сибири

В ФГБУ «НИЦ «Планета» создан Специализированный Программный Комплекс (СПК) «SEVIRI-Russia», позволяющий автоматически в круглосуточном режиме дешифрировать и классифицировать по косвенным признакам пороговым методом параметры облачного покрова, осадков и опасных явлений погоды (ОЯП) для Европы, европейской территории России (ЕТР) и Западной Сибири по данным радиометра SEVIRI с геостационарного метеоспутника Meteosat-8 (точка стояния 41,5° в.д.). СПК основан на разработанной Волковой Е.В. Комплексной пороговой методике (КПМ) автоматической классификации спутниковых данных [2] и СПК «SEVIRI-Europe» [1]. КПМ использует измерения SEVIRI/Meteosat-8 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 модель 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 для региона «Европа и Россия» и с высоким разрешением на регулярной сетке 0,025° (1,5’) для регионов «ЕТР» и «Западная Сибирь»: облачная маска, типы облачности, максимальные водность облачного слоя, водозапас облачного слоя, температура верхней границы облачности (ВГО), высота ВГО над уровнем моря, барическая высота ВГО, высота НГО над поверхностью земли, фазовое состояние воды в облачных частицах в слое вблизи ВГО, толщина облачного слоя, оптическая плотность облачного слоя, оптическая толщина облачного слоя, эффективный радиус облачных частиц, максимальная мгновенная интенсивность осадков, тип осадков у поверхности земли, зоны гроз, града и обледенения разной интенсивности (в т.ч. высота над уровнем моря верхней и нижней границ слоя обледенения каждой интенсивности), суточные, месячные и годовые суммы осадков.
На примере архива синхронных спутниковых и наземных метеонаблюдений за 2018 г. была проведена валидация выходных продуктов СПК данными наземных наблюдений на метеостанциях, а также выполнено сопоставление с аналогичными оценками, полученными КПМ по данным SEVIRI/Meteosat-11 (точка стояния 0° в.д.) за 2018 г. [1], 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 70-95 % случаев и ±2 класса/градации в 80-100 % случаев (в зависимости от детектируемого параметра, сезона, региона, времени суток и др.). Грубых ошибок выявлено не было. Наиболее точно КПМ работает для территории России. Для некоторых южных территорий (особенно для Адриатического и Эгейского морей, а также юга Каспия) возможны ошибки оценок параметров облачности и осадков (обычно в сторону завышения на 1 (реже 2) градации).
В настоящий момент результаты работы СПК проходят апробацию в СЦ ФГБУ «НИЦ «Планета». 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.