Развитие методов распределённой работы с долговременными архивами метеоинформации ЦКП «ИКИ-Мониторинг»

В информационных системах спутникового мониторинга требуется совместный анализ разнородных данных, включая метеоданные. Для решения этих задач в ИКИ РАН была разработана технология автоматического получения, хранения, представления и анализа метеоданных. Архив метеоданных в ИКИ РАН поддерживается в рамках Центра коллективного пользования «ИКИ-Мониторинг». Предусмотрено регулярное обновление архива из разных источников, в первую очередь, данными, полученными моделью NCEP. Данные доступны для визуализации на карте различными способами. Построение графиков обеспечивает анализ временных рядов в сопоставлении с другими величинами, такими как вегетационные индексы. Разработанные технологии применены в ряде специализированных информационных систем спутникового мониторинга природных и антропогенных объектов.

В 2019 году в архивы ЦКП «ИКИ-Мониторинг» было организовано регулярное поступление прогнозов погоды из набора данных ds084.1 Национального центра атмосферных исследований США (NCAR). Это данные, полученные с помощью модели Climate Forecast System Version 2 (CFSv2) NCEP (https://www.ncep.noaa.gov/). Пространственное разрешение данных составляет 0,25°, а частота обновлений — 3 часа. Обрабатывается более двух десятков показателей состояния атмосферы у поверхности Земли, а также вертикальные профили температуры на различных изобарических поверхностях.

Производные показатели являются результатом статистической обработки климатических данных и предназначены для выявления погодных аномалий на тех или иных природных или антропогенных объектах. В 2019 году была реализована возможность к любому из основных показателей, таких как температура или количество осадков, применять такие преобразования, как определение среднего многолетнего за данный день года, определение среднемесячного многолетнего и отклонения текущего от среднего многолетнего, накопление с начала года, региональная норма, сглаживание в скользящем окне и др.

Для отображения метеоданных в картографическом интерфейсе могут использоваться различные способы. В зависимости от характера данных применяются изолинии, картограммы и значки. Изолинии могут быть использованы для данных любой пространственной локализации, но лучше всего подходят для данных на основе регулярной сетки. При анализе данных, локализованных на метеостанциях, целесообразно применение значков. В этом случае в месте расположения метеостанции изображаются прямоугольные значки, характеризующиеся цветом и числовым значением отображаемой величины. Одновременный анализ нескольких величин возможен путём нанесения в месте расположения метеостанции сложных значков, где числовые значения, снабжённые цветовой окраской, расположены в столбик. Данные могут быть визуализированы в разрезе единиц территориального деления. В этом случае используется способ картограмм. Показатели могут быть представлены как в абсолютном, так и в относительном выражении.
Анализ временной динамики метеорологических показателей возможен для объектов разного типа: отдельные точки, объекты наблюдения, метеостанции, районы. Специальный пользовательский интерфейс представляет данные в форме графиков (Рисунок 1.1.3.1). Это делает доступным совместный анализ динамики различных метеорологических показателей и динамики других величин, таких как вегетационные индексы, полученные по временной серии спутниковых наблюдений. Доступен сравнительный анализ внутрисезонной динамики разных лет, а также сопоставление климатических характеристик разных объектов.

Рисунок 1.1.3.1 — Анализ временных рядов в системе «ВЕГА-Science». Временные ряды накопленных температуры и количества осадков в сопоставлении с индексом NDVI