Появление доплеровских радаров, усовершенствование метеорологических спутников и модернизация систем оповещения вывели на новый уровень метеорологическое обслуживание. Благодаря технологиям и инновационному подходу к их применению стала доступной расширенная информация о текущей ситуации и методы прогнозирования на ближайшие и отдаленные периоды.
Как сегодня делают погоду
Инновационные системы цифровых баз данных, связи и прогнозирования предоставляют возможность вывести метеорологическое обслуживание на принципиально новый уровень. Современные гидрометеорологические прогнозы представлены в разнообразных форматах оповещения. Помимо наземных наблюдений, для метеорологов основными поставщиками информации служат радары и спутники. Совершенствование технологий открыло доступ к ранее недосягаемым методикам и сведениям. Синоптики могут охватывать отдельные сегменты, прогнозировать штормы и оповещать о погодных условиях, не покидая обсерватории и студии.
На основе сведений создается компьютерная модель атмосферы – программный комплекс, который на основе систем уравнений гидротермодинамики делает метеорологические прогнозы. Например, прогнозирование погоды на ресурсе <Погода Мета> на срок от 5 до 10 дней обладает точностью до 70%. Месячные, а тем более сезонные прогнозы составляются на основе баз данных, собранных за предшествующие годы.
Искусственный интеллект на службе синоптиков
Компания DeepMind (Великобритания) в сентябре 2021 года представила систему искусственного интеллекта, которая научилась прогнозировать дождь и другие осадки на короткие сроки – до 2-х часов. Чтобы добиться такого результата, были разработаны методы глубокого обучения ИИ с использованием больших массивов радиолокационных наблюдений.
Для создания более точных прогнозов ИИ использует радиолокационные данные, поступающие с частотой 5 минут и разрешением 1 километр. Привлеченные эксперты-метеорологи признали, что новый подход в 89% случаев был более точным, чем методы, которые использовались ранее.
Рабочие станции нового поколения
Рабочим станциям прогнозирования требуется большая пропускная способность, объём хранения и вычислительная мощность, чтобы справиться с быстрым увеличением объема данных, а также с увеличенным временным и пространственным разрешением на выходе. Неуклонный прогресс в области информационных технологий и коммуникационных возможностей предполагает, что быстрое увеличение объема информации будет продолжаться и может даже ускориться в предстоящие годы.
Некоторые станции включают возможность обмена мгновенными сообщениями в Интернете (IMChat), чтобы позволить метеорологическим и гидрологическим службам общаться с ключевыми партнерами во время значительных гидрометеорологических явлений и чрезвычайных происшествий. В свою очередь, синоптики получают отчеты по конкретным участкам и другую информацию, которая может помочь с прогнозами и предупреждениями.
Радар с двойной поляризацией
Большинство метеорологических приложений оснащено программой для просмотра радара. Благодаря доступности и простоте интерпретации, радиолокационное изображение широко распространено. Погодные радары модернизированы двойной поляризацией. Традиционные радары передают и принимают импульсы энергии строго в горизонтальной ориентации. Радары с двойной поляризацией передают и принимают импульсы энергии как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.
Новшество позволяет метеорологам определять размер и форму объекта, на который попадает луч. Метеорологи могут определить форму объекта и сделать вывод, обнаружены ли:
- дождевые капли;
- снегопад;
- осадки в виде града;
- пылевое облако;
- другие погодные явления.
Эта информация позволяет получить полное представление о текущей погодной ситуации и составить максимально точный прогноз.
Продвинутые спутники
Современные спутники приобрели множество улучшений по сравнению со своими предшественниками. Они поставляют втрое больше спектральной информации, пространственное разрешение повысилось вчетверо, скорость покрытия увеличилась в пять раз. Это означает, что за пять минут новые спутники могут сканировать почти все полушарие. Детекторы молний позволяют обнаруживать разряды из космоса, чего не доставало предыдущим спутникам по причине отсутствия соответствующего оборудования.
Преимущества новых спутников могут оценить не только специалисты, но и широкая публика. Веб-сайты и мобильные приложения, которые показывают спутниковые изображения в видимом и инфракрасном диапазоне, теперь используют улучшенные функции. Спутниковые изображения стали более подробными и репрезентативными для текущей ситуации, сократились промежутки между обновлениями.
Объединение нескольких спектральных каналов позволяет упростить диагностику типа облаков, что помогает более уверенно определить, присутствует ли густой туман или низкие облака в данном месте. Точно так же очевидна разница между глубоким снежным покровом с чистым небом и густыми низкими облаками. Эти явления выглядели одинаково на традиционных спутниковых каналах, теперь их очень легко различить.
Прогнозирование с помощью цифровой базы данных
Традиционный процесс прогнозирования основан на использовании результатов численного прогноза погоды. Environment Canada разработала экспертную систему под названием SCRIBE, способную автоматически или в интерактивном режиме генерировать широкий спектр погодных продуктов для региона или конкретной местности. Концепция прогнозирования в цифровой базе данных дает возможность удовлетворить потребность в более точных и подробных гидрометеорологических прогнозах.
Система использует данные из набора матриц, которые содержат различные климатологические типы погодных элементов, выходные данные численного прогноза, модели статистического руководства. Временное разрешение составляет три часа, выпуск прогнозов осуществляется дважды в день. Результаты выводятся в цифровом кодированном формате и могут отображаться в графическом интерфейсе. Синоптики могут изменять вывод концепции, чтобы включить в нее последние наблюдения, а также меняющийся погодный сценарий. Концепции используются региональными офисами для создания местных прогностических продуктов.
Платформа дополненной реальности
Особое внимание привлекают динамичные 3D-графики погоды, отображающие штормы и другие атмосферные явления. Это позволяет интегрировать данные о дорожном движении в эфирные презентации, чтобы помочь информировать аудиторию автомобилистов о дорожных условиях. Используя последние наблюдения, радиолокационные и спутниковые данные и результаты ЧПП (числового прогнозирования погоды), синоптики в интерактивном режиме изменяют базу данных.
Текстовые, табличные и графические продукты прогнозов генерируются непосредственно из базы данных с помощью программных средств форматирования и другого программного обеспечения, определяемого выходными данными. Пользователи получают доступ к сведениям через приложения, которые можно настраивать и извлекать информацию, адаптированную к конкретным потребностям.
Поскольку технологии продолжают развиваться, почти наверняка появятся дополнительные достижения в области погодных технологий, как в диагностике, так и в прогнозировании.
