Комплексная обработка высокопериодичных спутниковых данных для оперативного мониторинга атмосферы на Дальнем Востоке и в Арктической зоне

В Дальневосточном центре ФГБУ «НИЦ космической гидрометеорологии «Планета» сформирована технологическая инфраструктура для оперативной обработки, анализа и визуализации высокопериодичных временных рядов спутниковых наблюдений. Использование данных геостационарных и высокоэллиптических космических аппаратов (КА) позволяет получать детализированную информацию о динамике облачности и атмосферных процессов, а также формировать текущие прогнозы (наукастинг) осадков. Особое значение такой подход приобретает для Арктической зоны, где пространственная неоднородность территории и ограниченная плотность наземных наблюдений затрудняют мониторинг.
Надежность получения и обработки спутниковой информации обеспечивается резервированием приемных и программно-аппаратных комплексов. Дублирование позволяет сохранять непрерывность формирования информационных продуктов при возникновении нештатных ситуаций. Высокое быстродействие комплексов достигается за счет распараллеливания вычислительных задач и оптимизации программного кода. Дополнительно осуществляется автоматизированный мониторинг работы ИТ-инфраструктуры и состояния вычислительных процессов с использованием специализированных сервисов. Централизованное логирование работы программных модулей обеспечивает своевременное выявление ошибок и сокращает время реакции на возникающие сбои.
Основным инструментом обработки является программный комплекс восстановления параметров облачности по спутниковым данным (ВПО-СД), обеспечивающий расчет физических характеристик облачности и формирование производных информационных продуктов. Комплекс состоит из модулей, предназначенных для решения локальных задач: маскирования облачности, расчета ее параметров, интеграции данных численного прогноза погоды и других функций. В архитектуре ВПО-СД сочетаются как классические физические методы обработки, так и алгоритмы на основе нейронных сетей и машинного обучения.
Для анализа результатов и обеспечения оперативного доступа к данным разработан ряд специализированных геоинформационных систем. В частности, ГИС «Наукастинг» предназначена для визуализации результатов наукастинга осадков по данным КА Himawari-9 и позволяет оценивать динамику атмосферных объектов в последовательности спутниковых наблюдений.
Таким образом, созданная в Дальневосточном центре инфраструктура объединяет прием и обработку спутниковых данных, расчет тематических параметров, анализ временных рядов, наукастинг, геоинформационную визуализацию и автоматизированный контроль состояния вычислительных комплексов. Комплексный подход обеспечивает получение непрерывной информации о развитии атмосферных процессов.
Работы выполнены в рамках раздела 1 темы 2.7 Плана НИТР Росгидромета «Модернизация территориально-распределённого комплекса приёма, обработки, архивации и оперативного доведения до потребителей спутниковой информационной продукции зарубежных полярно-орбитальных и геостационарных КА (с учетом запуска новых КА и подготовки новых информационных продуктов)».