Система оперативного мониторинга и наукастинга осадков на основе спутниковых данных в Дальневосточном регионе

Оперативный мониторинг количества осадков служит фундаментом для прогнозирования паводковых ситуаций, управления водными ресурсами, ведения сельского хозяйства и предупреждения стихийных бедствий. Особое значение задача мониторинга осадков приобретает для Дальневосточного региона России, где на территории площадью около 7 млн. кв. км расположено менее 150 наземных метеорологических станций и практически полностью отсутствуют метеорологические радиолокаторы, что в условиях сложного рельефа существенно ограничивает точность прогнозов. При этом территория Дальнего Востока ввиду близости океана подвержена воздействию разрушительных тайфунов и муссонных ливней. Из-за регулярного выпадения большого количества муссонных осадков происходит затопление множества населенных пунктов и объектов инфраструктуры, что приводит к значительному материальному и экономическому ущербу.
С целью улучшения качества прогнозов осадков в Дальневосточном центре НИЦ «Планета» была разработана система непрерывного мониторинга на основе данных спутниковых наблюдений, обеспечивающая необходимую пространственную полноту и временную дискретность информации. Система позволяет оценивать значение мгновенной интенсивности осадков, их сумму за последние сутки, а также прогнозировать развитие текущих осадков на ближайшие 2 часа с пространственным разрешением от 2 до 4 км и временной дискретностью 10-30 минут.
В качестве основы для получения данных об осадках используются измерения геостационарных космических аппаратов серий Himawari и Электро-Л. Технологическая цепочка предоставления информационной продукции включает в себя получение спектральных измерений со спутниковых приборов, расчет облачной маски, оценку микро- и макрофизических характеристик облачности на ее верхней границе, определение потенциально осадкообразующей облачности, оценку значений мгновенной интенсивности осадков и их суммы за рассматриваемый временной период, а также наукастинг распределения и интенсивности осадков. Алгоритмы расчета информационной продукции основаны на применении актуальных нейросетевых методов, учитывающих спектральные и текстурные характеристики облачности, а также ряд дополнительных факторов, включая сезонность, географические и орографические характеристики территории. Получаемые результаты оценки количества осадков и их прогноза предоставляются с использованием ГИС и веб-систем оперативным подразделениям Росгидромета на Дальнем Востоке, существенно дополняя имеющуюся информацию об осадках.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-77-00011, https://rscf.ru/project/23-77-00011/.