2017. július 21. péntek
Műholdadatok meteorológiai alkalmazása

A műholdadatok alkalmazása egyre nagyobb teret hódít a világban, hiszen ezek egyrészt időben folyamatos, homogén mérési adatok, másrészt globálisak, azaz a teljes Föld légköréről és felszínéről szolgáltatnak adatokat, olyan területekről is, ahol más megfigyelés, mérés nem történik. A technika fejlődésével egyre fejlettebb, egyre többfajta mérést végző műholdak kerülnek fellövésre.

Az OMSZ-ban kétféle pályájú meteorológiai műhold adatait használjuk fel: a geostacionárius pályájú METEOSAT, valamint a kvázipoláris pályájú MetOp és NOAA műholdak adatait. A METEOSAT és a METOP műholdakat egy európai szervezet, az EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites – Meteorológiai Műholdak Hasznosításának Európai Szervezete) működteti, míg a NOAA műholdakat az Amerikai Egyesült Államok.

Az EUMETSAT szervezetnek Magyarország is tagállama, az ország hivatalos képviseletét az OMSZ látja el. Az OMSZ - projektek keretében - részt vesz az EUMETSAT-ban folyó munkákban is.


Műholdképek használata

  • METEOSAT geostacionárius műhold

Az időjárás megfigyelése szempontjából a METEOSAT műholdak a fontosabbak (1. ábra), mert időben sűrű (15, illetve 5 perces) képeket készítenek, s így segítségükkel igen jól nyomon követhető a felhőalakzatok mozgása.

1. ábra

1. ábra


A jelenlegi második generációs METEOSAT (MSG) a rajta elhelyezett SEVIRI leképező műszerével az egyik legfejlettebb geostacionárius műhold, mely 1-3 km-es felbontásban, 12 spektrális sávban készíti a képeket. A nyers adatokat automatikus programok (kalibrálás, európai terület kivágása, konvertálások, stb.) sorozata alakítja át, majd több helyre továbbítja, ahol képként jelennek meg: az OMSZ nyilvános és belső portálján és a HAWK (Hungarian Advanced Workstation) megjelenítő rendszerben. A HAWK többféle meteorológiai adatok együttes megjelenítésére kifejlesztett szoftver, melyet elsősorban az időjárás előrejelzők használnak. A SEVIRI adatokat az ALADIN numerikus időjárás előrejelzési modellben is felhasználják operatívan.

A megjelenítésnél igen fontos a lényegkiemelés azért, hogy a műholdképek minél könnyebben, gyorsabban megérthetőek legyenek és minél több információt közvetítsenek vizuálisan. Több csatorna együttes felhasználásával készült ún. kompozit képeket állítunk elő (2. ábra), különböző légköri/felhő paraméter (pl. köd, zivatar) változásainak nyomon követésére.

2. ábra

2. ábra

  •  METOP és NOAA kvázipoláris műholdak

A MetOp és a NOAA műholdak AVHRR nevű leképező berendezése 1-1 adott területről csak naponta kétszer készít képet  (3. ábra), de azt jó területi felbontásban (valamennyi sávban közel 1 km).

3. ábra

3. ábra


A NOAA/AVHRR adatokból naponta meghatározzuk és arhíváljuk a következő földfelszíni adatokat: albedó, a növényborítottságot tükröző vegetációs index ( 4. ábra) és felszínhőmérséklet. Ezen adatokból összegyűlt 15 éves adatsor segítséget nyújthat a klímakutatás területén.

4. ábra

4. ábra


A MetOp és a NOAA műholdakon az AVHRR leképező berendezésen kívül még ún. szondázó berendezések is működnek. A szondázó berendezések fő célja a magassági adatok előállítása: a légköri hőmérséklet és vízgőz koncentrációjának háromdimenziós eloszlása, illetve egyéb nyomgázok vertikálisan integrált össz-mennyiségének horizontális eloszlása. Az ATOVS műszercsoport méréseit az ALADIN numerikus időjárás előrejelzési modellben bemenő adatként operatívan felhasználják. Tesztelés alatt áll a IASI szondázó berendezés adatainak az ALADIN modellben való asszimilálása is.


Műholdas produktumok alkalmazása

Az EUMETSAT nemcsak a nyers adatokat bocsátja a tagországok rendelkezésére, hanem nemzetközi munkacsoportok (Satellite Application Facility, SAF) által a MSG és MetOp műholdadatokból származtatott légkörfizikai paramétereket vagy az azokat előállító szoftvereket is.

  • Nowcasting SAF

A Nowcasting SAF munkacsoport olyan programcsomagot (SAFNWC) készít, mellyel az időjárás analízisét és néhányórás előrejelzését (röviden nowcasting) segítő meteorológiai produktumok állíthatók elő (felhő fedettség, felhőtípus, felhőtető magasság, szélmezők, instabilitási indexek, stb.) (5. ábra). A programcsomag az OMSZ-ban fut, produktumai negyedóránként továbbításra kerülnek az előrejelzők felé.

5. ábra

5. ábra


Az egyre jobb minőségű SAFNWC produktumok folyamatos verifikációjára is sor kerül: statisztikák számításával és esettanulmányok vizsgálatával. A Nowcasting SAF munkájába az OMSZ többször bekapcsolódott: fejlesztés, tesztelés, verifikáció révén.

A MEANDER (mezoskálájú, analízist és ultra-rövidtávú előrejelzést készítő) program is felhasznál SAFNWC produktumokat. Az ALADIN numerikus időjárás előrejelzési programban a METEOSAT SEVIRI műszerének egyes infravörös sávjait használják. A Nowcasting SAF felhő produktumai segítenek annak az eldöntésében, hogy mely területeken asszimilálják ezeket az adatokat.

  • Hidrológiai SAF

A meteorológiai műholdak adatainak egyik nagy érdeklődésre számító alkalmazási területe a csapadékbecslés. Ezt a feladatot vállalta fel (egyebek mellett) a Hidrológiai SAF programja, mely hidrológiai alkalmazások számára állít elő műholdas mérésekből számolt paramétereket: pillanatnyi csapadékintenzitás, csapadékösszegek, hóval való fedettség, hó-víz egyenérték, talajnedvesség, stb.

Az OMSZ a csapadékadatok validálásában vesz részt. A feladat lényege, hogy a műholdadatokból származtatott csapadék becslések pontosságát, különböző időjárási helyzetekben való beválási valószínűségét kell vizsgálni felszíni csapadékmérő állomások, valamint radar adatok segítségével (6. ábra).

6. ábra

6. ábra

  • Ózon és Levegőkémiai SAF

Az aeroszol és különböző nyomgázok műholdas mérése egyre fontosabb, mivel a légkörbe egyre több antropogén szennyezőanyag kerül. Műholdas adatok alapján lehetőség van ilyen paraméterek meghatározására. Az Ózon és Levegőkémiai SAF légköri nyomgázok és aeroszolok vertikálisan összegzett mennyiségét, valamint a felszínre jutó UV sugárzás intenzitását származtatja. A légkori ózon háromdimenziós eloszlását is számítják. Az OMSZ megvizsgálta az össz-ózon mennyiségének megbízhatóságát felszíni mérésekkel történő összehasonlítással (7. ábra).

7. ábra

7. ábra

  • Földfelszín-megfigyelési SAF

A Földfelszín-megfigyelési munkacsoport fő feladata, hogy MSG és MetOp műholdak adataiból olyan produktumokat, algoritmusokat fejlesszen ki, melyek információt szolgáltatnak a földfelszínről és a felszín-légkör kölcsönhatásairól. A következő produktum csoportokat állítja elő: a felszín növénnyel való borítottságát jellemző paramétereket; a földfelszínre érkező, illetve onnan távozó sugárzási áramsűrűségeket, illetve az ezeket befolyásoló felszín paramétereket (talajfelszín hőmérséklet, albedó, emisszivitás); a felszín párolgását, esetleges hóborítottságát; valamint tűz paramétereket (tűz felismerése és a tűzben felszabaduló energia mennyiségének becslése).

Az OMSZ-ban az albedó értékeket az ALADIN numerikus időjárás előrejelzési modellben és a MEANDER (mezoskálájú, analízist és ultra-rövidtávú előrejelzést készítő) programban is felhasználják (8. ábra).

8. ábra

8. ábra

A növényborítottságot és a hóborítottságot a MEANDER-be építik be. A hóborítottsági térképeket (9. ábra) a Környezetvédelmi és Vízgazdálkodási Kutató Intézetnek (VITUKI) is rendszeresen továbbítják.

9. ábra

9. ábra

  • EUMETSAT központja által előállított produktumok (MPEF)

Az EUMETSAT központja is készít és közzétesz produktumokat. A légköri instabilitást jellemző indexek (Regional Istability Indeces, RII) más információkkal együtt az előrejelzők munkáját segítik annak eldöntésében, hogy várható-e zivatarok képződése, és ha igen hol. Az AMV (Atmospheric Motion Vector) széladatokat operatívan használják az ALADIN numerikus időjárási modellben. A 10. ábra műholdadatokból származtatott szélmezőt mutat be.

10. ábra

10. ábra