Лидерство благодаря полностью интегрированной гидрометеорологической сети

Готовиться и реагировать на неблагоприятные погодные условия лучше с помощью комплексного решения

С момента появления метеорологических приложений для радаров после Второй мировой войны инженеры и операторы столкнулись с рядом серьезных проблем.

Начиная с точности обработки данных и заканчивая обслуживанием и долговечностью инвестиций в радар, очевидна потребность в улучшенном подавлении помех, автоматизированной калибровке, обслуживании и удаленном мониторинге.

Полностью интегрированная метеорологическая сеть (пример показан ниже) решает эти задачи несколькими способами. Типичное комплексное решение от Baron включает в себя ввод данных из множества источников, позволяет распространять по сети радарные изображения и проводить анализ, генерировать модели прогноза для множества приложений, выполнять обработку данных, полученных с помощью радаров, и многое другое. Каждое из этих решений может быть предоставлено как отдельная система или интегрировано в традиционную сеть заказчика с использованием уникального уровня интеграции.

Применение при наводнениях

Гидрологические явления, подобные европейским наводнениям 2016 года, наносят ущерб в миллиарды евро и часто приводят к гибели людей. В Румынии компания Baron и ее партнеры построили общенациональную сеть для прогнозирования и мониторинга разрушительных вод - от сбора и моделирования данных до интеграции и перераспределения - дополненную возможностями обнаружения и интеграции, реализованными в ходе строительства ранее интегрированной метеорологической сети страны. Для получения этой информации используются модели прогнозирования, метеорологические радары, речные мареографы и другие источники. Эти системы связаны между собой для отслеживания условий, обеспечивая руководство по наводнениям и раннее предупреждение для румынских гидрологических и метеорологических органов в масштабах страны и суббассейнов.

В рамках программы NEXRAD в Соединенных Штатах ученые, занимающиеся изучением данных в Бароне, разработали набор продуктов, содержащих данные с одного места и составные радарные данные, для более точного мониторинга количества осадков и их накопления. Последний разработанный набор данных предоставляет метеорологам точные радарные данные о накоплении осадков за последние 1, 3, 6, 12 и 24 часа (рис. 2). Обновляемые каждые 4 минуты и предоставляемые с разрешением 1 км, эти продукты представляют собой всеобъемлющую совокупность осадков по всей сети, используя все доступные в сети радиолокационные данные.

Прогнозирование града

Оценка, проведенная Европейским агентством по окружающей среде в 2017 году, показала, что исследования, основанные на моделях для Центральной Европы, показывают некоторое согласие с тем, что частота града в этом регионе увеличится. В том же году значительные градобития в Испании, Хорватии и Турции подчеркнули масштабный ущерб, который могут нанести эти явления.

Обнаружение града традиционно осуществлялось путем наблюдения за скачками отражательной способности в конвективной грозе. Технология двойной поляризации позволила значительно улучшить сырые моменты, особенно при применении дополнительной обработки. В США компания Baron разработала продукты данных с добавленной стоимостью для обнаружения и отслеживания града, созданные путем отбора образцов грозы с помощью двухполяризационного радара, в данном случае станции NEXRAD, на нескольких высотах. Полученный пакет объемных данных оценивается для автоматического определения неоднородной формы града, умеренных значений коэффициента корреляции и почти нулевой удельной дифференциальной фазы.

Обнаруженный град отображается на экране рабочей станции, изолированный от окружающих осадков. Кроме того, обработка может быть применена для создания 1-часовой композиции данных о граде с двойным полем (рис. 3), что позволяет метеорологам отслеживать путь града, обеспечивая повышенную ситуационную осведомленность и помогая в ликвидации последствий бури.

Зимняя погода

В случае зимних погодных явлений, таких как похолодание в Великобритании и Ирландии в 2018 году, организациям необходима критическая метеорологическая информация для точного прогнозирования опасных для жизни зимних явлений, что позволит открыть убежища, увеличить количество общественного транспорта и повысить общую осведомленность о погоде.

Численные прогнозы погоды, такие как модель Барона, необходимы для прогнозирования движения и интенсивности зимних температур, осадков, облачности и т. д. В США компания Baron также выпускает уникальную модель погоды на дорогах (рис. 4), позволяющую организациям, зависящим от дорожного движения, таким как управление чрезвычайными ситуациями и транспортные департаменты, иметь более полную информацию о вероятном воздействии того или иного события на дороги. Эта информация обычно распространяется через защищенный веб-портал, что позволяет авторизованным пользователям в организации получить доступ к точной информации.

Недавно в США также появился новый набор общенациональных продуктов по накоплению снега на основе данных NEXRAD (рис. 5). Благодаря разрешению 1 км и 4-минутным циклам обновления, более широкий диапазон этих продуктов национального масштаба дает синоптикам возможность оценить воздействие зимней погоды в регионах их ответственности.

Повреждающие ветры

Исследование, опубликованное в 2014 году учеными из Европейской лаборатории сильных штормов, подтвердило, что в среднем в Европе ежегодно возникает 278 торнадо и 205 водяных смерчей. Несмотря на это, только 7 из 39 европейских метеорологических служб имеют процедуру оповещения о торнадо.

Определение сдвига ветра с помощью радара, например, методы, разработанные компанией Baron, автоматически идентифицируют вращающиеся ветры, которые могут привести к торнадо, отображая местоположение этих признаков (рис. 6) с помощью круговой пиктограммы и давая метеорологу мгновенную информацию о зоне, требующей дальнейшей ручной проверки, как правило, с помощью продуктов скорости и двойного поля. Другой продукт, полученный с помощью радара, - Baron Shear Rate - отображает скорость изменения ветра, помогая метеорологам обнаружить области, где могут возникнуть торнадические и ливневые потоки.

Одночасовой композит под названием Baron Shear Swath (рис. 7) позволяет синоптикам с высокой точностью отслеживать движение циркулирующих ветров по региону. Кроме того, информация двухполюсного радара используется в автоматическом режиме для поиска обломков торнадо - например, деревьев и строений, отброшенных вращающимися ветрами, - и указания на карте положения любых их признаков.

Приложения для визуализации

Для визуализации распределенные рабочие станции обеспечивают персоналу по всей цепочке принятия решений постоянный доступ к одной и той же информации. В установках, поставляемых компанией Baron, визуализация этих и других продуктов данных обеспечивается с помощью рабочей станции отображения Baron Lynx. Можно развернуть одну или несколько рабочих станций, что позволит метеорологам по всей сети просматривать радиолокационную информацию и выполнять прокладку траектории и расширенный анализ с использованием дополнительных продуктов данных, объемных изображений и анализа RHI (рис. 8).

Система Lynx также может использоваться для внутренних и публичных метеорологических брифингов (рис. 9).

Для авторизованных пользователей, нуждающихся в мобильности, или тех, кто не имеет достаточной метеорологической подготовки, также может быть использован браузерный веб-дисплей, позволяющий распространять наблюдения и анализ из сети по всей цепочке принятия решений.

Приложения для оповещения и распространения информации

Перед метеорологическими организациями во всем мире стоит задача охватить как можно большее количество людей во время критических погодных явлений. Часто этого приходится добиваться, используя весьма ограниченные бюджеты и ресурсы. Тесно интегрированная метеорологическая сеть может помочь в решении этой задачи, оптимизируя работу и облегчая работу с населением как внутри сети, так и за ее пределами.

Персонал может использовать свою сеть не только для прогнозирования и обнаружения приближающегося опасного шторма или наводнения, но и для мгновенной автоматической или ручной рассылки оповещений пострадавшему населению. Жители, как правило, получают такие уведомления с помощью текстовых SMS-сообщений и push-уведомлений в приложениях.

Автоматизированные процессы постоянно проверяют наличие опасных погодных условий, обнаруженных радаром, таких как дождь, молния, зимние осадки, град и сдвиг ветра; для последних двух типов оповещений используется объемное сканирование радара для создания таблиц атрибутов шторма и треков, на основе которых выпускаются эти оповещения. При обнаружении любого из этих условий автоматически генерируются оповещения, которые распространяются среди жителей, находящихся в зоне риска (рис. 10).

Пользовательские push-уведомления, введенные вручную уполномоченными должностными лицами, также могут быть разосланы пользователям метеорологического приложения.

Заключение

Преимущества полностью интегрированных гидрометеорологических сетей - от прогнозирования и обнаружения погоды до анализа с добавленной стоимостью и своевременного оповещения пострадавшего населения - позволяют организациям повысить эффективность и результативность своей деятельности.

Использование радаров и других датчиков для создания моделей и дополнительных продуктов данных - важная часть общей картины. Однако эта картина распространяется и на отображение, распределение и оповещение. Например, в развивающихся ситуациях, описанных в разделах выше, весь уполномоченный персонал имеет постоянный и немедленный доступ к информации, жизненно важной для сохранения жизни и имущества всей организации. Когда точная информация широко распространяется среди наибольшего числа людей, можно принимать более обоснованные решения и, в свою очередь, спасать больше жизней.