Адаптация алгоритмов для системы распознавания облачности глубокой конвекции СМОГК с учётом данных высокоорбитальных МИСЗ “Арктика-М”

Современные климатические исследования свидетельствуют о том, что последние десятилетия стали самыми тёплыми за всю историю метеонаблюдений в Северной Евразии. Это, соответственно, ведет к повышению повторяемости и увеличению интенсивности процессов атмосферной конвекции, приводящей к формированию одно- и мульти-ячейковых кластеров опасных кучево-дождевых облаков и мезомасштабных конвективных систем (МКС). Мощные конвективные кластеры и системы вызывают экстремальные явления погоды - интенсивные грозы, ливни, крупный град, разрушительные шквалы и смерчи. Прогнозируемый рост повторяемости конвективных неблагоприятных явлений делает особенно актуальным развитие эффективных методов мониторинга облачности глубокой конвекции (ОГК) с использованием спутниковых данных для всей территории РФ, в том числе и для территорий с неплотно заселенных Сибири и Дальнего Востока, где ограниченное количество радиолокационных наблюдений и синоптических станций дополнительно снижает качество и детализацию мониторинга атмосферных процессов. 

В данном исследовании показано применение интерактивной и автоматической системы мониторинга облачности глубокой конвекции (СМОГК) на основе анализа отдельных случаев развития ОГК 2025 года на юге России. Автоматизированное распознавание контуров и траекторий смещения ОГК проводилось с помощью пороговых методов и алгоритмов машинного обучения на первом этапе по разработанным многолетним данным спутника Meteosat-10 в режиме сканирования Rapid Scan, обеспечивающем периодичность съёмки 5 и 15 минут для Европейской территории России. Измерения в инфракрасном  и видимом диапазонах электромагнитного спектра (ЭМ) российских спутников «Арктика-М» №1-2 привлекались далее для оценки их сопоставимости и согласованности с данными Meteosat-10 и возможности применения для автоматического распознавания ОГК. Необходимо отметить, что данные МИСЗ «Арктика-М» №1-2 отличаются от данных европейских МИСЗ, использовавшихся на начальном этапе при разработке алгоритма автоматического распознавания ОГК в составе СМОГК. Поэтому был проведён анализ особенностей и характерных значений распределений радиационной температуры в различных диапазонах ИК для верхней границы (ВГО) ОГК по данным рассматриваемых МИСЗ. В результате предварительного анализа были получены достаточно близкие корреляции распознанных контуров ОГК (по качественной экспертной оценке). Поэтому на следующем этапе исследования появилось основание для адаптации алгоритма распознавания ОГК к каналам и особенностям информации МИСЗ «Арктика-М» №1-2.

Результаты показали хорошую согласованность в обнаружении и отслеживании эволюции ОГК (~85%) между разными спутниковыми системами и доплеровскими радарами ДМРЛ-С. Комплексное представление и сравнение разнотипных данных подтверждает возможность применения российских спутников «Арктика-М» №1-2 для автоматического распознавания ОГК, что особенно важно для наукастинга и мониторинга опасных явлений на широтах севернее 50 град с.ш. по территории России - то есть в регионах, для которых данные геостационарных спутников либо мало доступны, либо искажены. 

Полученные результаты подчеркивают перспективность комплексного использования данных различных спутниковых систем при создания более точных методов прогнозирования опасных конвективных явлений в условиях меняющегося климата.