Определение параметров облачного покрова, осадков и опасных явлений погоды по данным аппаратуры МСУ-МР с полярно-орбитальных КА серии Метеор-М для западных регионов России

Многозональное сканирующее устройство малого разрешения (МСУ-МР) с шестью спектральными каналами (в диапазоне λ от 0,5 до 12,5 мкм) установлено на российских полярно-орбитальных космических аппаратах (КА) «Метеор-М» №2 и №2-2 [1]. В ФГБУ «НИЦ «Планета» создан автоматизированный программный комплекс (АПК), предназначенный для неоперативного мониторинга макро- и микрофизических параметров облачного покрова, детектирования зон осадков разного типа и интенсивности и опасных явлений погоды, а также характеристик подстилающей поверхности по данным прибора МСУ-МР КА серии «Метеор-М» для Европейской территории России и Западной Сибири.
В основе АПК лежит оригинальная авторская Комплексная пороговая методика (КПМ) [1, 2]. Дешифрирование и классификация облачности в КПМ осуществляются попиксельно пороговым методом по косвенным признакам. В качестве предикторов используются измерения МСУ-МР радиационной температуры в каналах 4-6 (λ= 3,8, 11 и 12 мкм), их разности, а также параметры облачного покрова, осадков и ОЯП, полученные на предыдущих этапах КПМ. Динамические пороговые значения вычисляются для каждого пиксела спутникового изображения с использованием эмпирически полученных функциональных зависимостей от различных параметров. Значения характеристик подстилающей поверхности и растительного покрова рассчитываются по стандартным формулам, используя измерения альбедо в каналах 1 и 2 (λ= 0,6 и 0,9 мкм). Для светлого времени суток и характеристик подстилающей поверхности строятся суточные монтажи, а для параметров облачности, осадков и ОЯП – монтажи за любой промежуток времени (от 1 ч до суток) по данным одного или нескольких спутниковых приборов МСУ-МР. Суточные суммы осадков рассчитываются по оригинальной авторской методике, используя комбинированные данные нескольких приборов МСУ-МР. Месячные и годовые суммы осадков получаются простым суммированием соответственно суточных и месячных сумм осадков. Также проводится автоматическая ежесуточная и ежемесячная валидация параметров облачности, осадков и ОЯП данными аналогичных наблюдений на метеостанциях и климатическими оценками и выдаётся автоматическое заключение о качестве классификации. Выходные продукты АПК получаются в виде растровых карт и соответствующих им числовых матриц для регионов «Европейская территория России и сопредельные страны» и «Западная Сибирь и сопредельные страны», а также в виде карт и журналов с результатами валидации для этих регионов.
Анализ результатов автоматической валидации за период с апреля 2020 г. по май 2022 г. для регионов «ЕТР» и «Западная Сибирь» для каждого прибора МСУ-МР и суммарно для обоих показал хорошее качество выходных информационных продуктов. Они могут быть рекомендованы к использованию в качестве дополнения к наземным метеонаблюдениям для мезомасштабного мониторинга облачного покрова и его параметров. Грубых ошибок выявлено не было. Точность выходных продуктов немного падает в ночное время, в холодный период года, при наличии температурных инверсий, в горах и над водоёмами с большой амплитудой температур относительно окрестной суши, а также в случаях с оптически прозрачной и многослойной облачностью. На качество выходных продуктов влияет точность дополнительной прогностической информации. Спутниковые оценки сумм осадков получаются ближе к наземным измерениям при одновременном использовании информации нескольких приборов МСУ-МР, чем по данным только одного спутникового прибора.