Kezdőlap  
ENGLISH VERSION
 
A MŰI
Évkönyvek
Dokumentumok


A Magyar Űrkutatási Iroda
elérhetőségei

Cím:
1011 Budapest, Iskola u. 13.

Telefon:
06-1-795-6237

 
  A második generációs Meteosat meteorológiai műholdak adatait feldolgozó SAFNWC programcsomag eredményeinek tesztelése
 

 

A második generációs Meteosat (Meteosat Second Generation: MSG) meteorológiai műholdak adatait feldolgozó SAFNWC programcsomag beüzemelése és számítástechnikai tesztelése után jelenleg a szoftver eredményeinek tudományos tesztelését végezzük az Országos Meteorológiai Szolgálatnál (OMSZ), a Magyar Űrkutatási Iroda témapályázatának keretében.
Az MSG, mely 2004 februárjától operatív Meteosat-8 néven, térben, időben és spektrálisan is jobb felbontású képeket állít elő, mint a korábbi műhold. SEVIRI nevű leképező rendszere félóra helyett negyedóránként, 5 ill. 2.5 km helyett 3 és 1 km-es térbeli felbontásban, 3 sáv helyett 12 sávban készíti a felvételeket.

A műhold üzemeltetője, az EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites) szervezésében létrejött nemzetközi munkacsoportok közül az egyik dolgozta ki nowcasting (az időjárás analízise és néhányórás előrejelzése) céljára azt a speciális programcsomagot (SAFNWC/MSG) az MSG műholdadatok feldolgozására, amelynek béta-tesztelésében (számítástechnikai tesztelés) 2003-ban és 2004-ben vettünk részt a Magyar Űrkutatási Iroda témapályázatának korábbi szakaszában. A béta-tesztelés során alaposan megismertük a programcsomagot, továbbá megszerveztük az adattovábbítást a vevő és a feldolgozó gép, valamint a felhasználók (időjárás előrejelzők) között. Az OMSZ meteorológiai munkaállomása számára is kifejlesztettük a megjelenítő modult. Az operatív változat megjelenését követően Magyarország az elsők között volt, ahol a SAFNWC programcsomag egyes eredményeit az előrejelzők felhasználhatták. Nem az összes eredményt továbbítjuk az időjárás előrejelzők felé, csak a legfejlettebbeket, legmegbízhatóbbakat. A programcsomag még nincs egészen készen. A produktumokat tudományos szempontból még csak kevés számú képen, időjárási helyzetben tesztelték. Ezért felhasználásával is óvatosnak kell lenni. (A verifikálás a mostani és a következő évek feladata a NWC SAF-on belül is, hiszen maga a műhold is még csak 2004 január 29-től operatív.) Az OMSZ-nál a programcsomaggal minden lehetséges outputot kiszámítunk és tudományos szempontból folyamatosan teszteljük Magyarország környezetére. A SAFNWC programcsomag eredményeit összehasonlítjuk a felszíni mérőhálózat megfigyeléseivel, a mérő- és radarhálózat adataival. Példaként említjük a műholdképből meghatározott felhős területek kiterjedésének (felhőmaszk) és a felhőfajták azonosításának ellenőrzését. A felhőmaszkból borultságot számolunk (a nem ködös esetekben) - 20km-es látástávolságot feltételezve, és a részben felhős pixeleket 50%-ban borultnak tekintve - és ezt hasonlítjuk össze a földfelszíni észleléssel. A fenti két feltétel miatt a borultság hibája nagyobb, mint a felhőmaszké, de csak ezt tudjuk összehasonlítani. A táblázatban szereplő statisztikai eredményeket kaptuk az eltérés átlagára és szórására oktában. (A műholdas borultságból vontuk ki az észlelt borultságot. Az okta az égbolt nyolcada.) Az átlag elég kicsi, de mindig pozitív, a szisztematikus hiba kicsi és pozitív, tehát a műholdas borultság többnyire nagyobb, mint az észlelt. A módszer lényegéből fakadó elvi nehézségekből következik, hogy alacsony napmagasságnál bizonytalanabb a felhőmaszk eredménye. Éjszaka kevesebb sáv áll rendelkezésre, ezért érthető, hogy kissé gyengébb eredményt kapunk. Meg kell azonban jegyeznünk, hogy a felszínről a megfigyelő által észlelt borultság értékek bizonytalansága is nagy éjszaka.

éjszaka alacsony napmagasság nappal átlag szórás átlag szórás átlag szórás Műholdas és észlelt borultság különbsége (okta) 0.32 (1.68) 0.48 (1.44) 0.40 (1.36)

A műholdas felhőmaszkból számolt és az észlelt borultságok különbségének átlaga és szórása oktában, különböző napszakokban.

A csapadékhullás valószínűségének verifikálására külön EUMETSAT projektünk is van. A SAFNWC eredményeket különböző szinoptikus helyzetekben 15 csapadékos napon összehasonlítottuk a magyarországi radaradatokkal. Ezt az ábrán illusztráljuk, ahol egy nyári zivatarfelhős helyzet látható. Jobbra fent a radarral mért csapadék intenzitás látható, a másik három képen a SAFNWC programcsomag eredményeit mutatjuk be: jobbra lent a SAFNWC felhőtípus (a csapadék valószínűségi számítás használja a felhőtípusokat), balra fent a gyenge illetve közepes erősségű csapadékhullás valószínűségét (intenzitás <5mm/óra), jobbra lent a heves csapadék valószínűsége (intenzitás >=5mm/óra) látható. Az esettanulmányok tapasztalata azt mutatta, hogy a SAFNWC programcsomag csapadékvalószínűség becslése főleg zivatarfelhők és gyenge frontok esetén hasznos. Erős frontok esetén (nagy kiterjedésű homogén felhőzet) a produktum kevésbé használható. Az MSG adatokból kihullható vízmennyiség (a függőleges légoszlop vízgőztartalma) is származtatható. A SAFNWC programcsomag kétféle módszerrel is számolja. Verifikációnkban az ECMWF éjféli és déli analíziséből (a numerikus előrejelzési modell hibáktól megszűrt bemenő adataiból) számoljuk a kihullható vízmennyiséget, és ezt hasonlítjuk össze a SAFNWC/MSG programcsomagból számoltakkal. Azt találtuk, hogy a kétféleképpen számolt kihullható vízmennyiség sokszor egymással sincs összhangban. Az analízisből számolt értekhez képest pedig még nagyobb eltéréseket kaptunk. Az eredmények tükrében nem láttuk értelmét, hogy a rétegek víztartalmát is összehasonlítsuk az ECMWF analíziséből számolttal, hiszen már az összegük sem volt megbízható. Ugyanez áll fenn a stabilitási index képre és a légtömeg típusok azonosítási képeire. Mindkettő a vízgőztartalom függvénye. A tapasztalat is azt mutatta, hogy a számítás majdnem mindig stabil légrétegződést mutat és a frontok mindkét oldalán sokszor ugyanaz a légtömeg adódik. Úgy gondoljuk, hogy meg kell várni, míg a vízgőztartalom számítási módszereit továbbfejlesztik a modulok készítői. Összegezve megállapíthatjuk, hogy a SAFNWC produktumok közül van, amelyik már megbízhatóan működik és alkalmas arra, hogy az előrejelzők munkáját segítse, különösen a veszélyes időjárási helyzetek ultrarövidtávú előrejelzésében. Viszont más produktumok még további fejlesztést igényelnek. Tapasztalatainkkal segítjük a modulok készítőit is és a SAFNWC/MSG programcsomag verifikálását a következő években is folytatjuk. 28 féle produktum tesztelése már önmagában is nagy munka, ráadásul figyelembe kell vennünk és folyamatosan nyomon kell követnünk a fejlesztések hatását a produktumok pontosságára és megbízhatóságára.

dr. Putsay Mária (témavezető), dr. Diószeghy Márta, Kerényi Judit, Gróbné Szenyán Ildikó



2004. augusztus 7. 12:45 UTC MSG műholdkép feldolgozás, balra fent: radarral mért csapadék intenzitás, a másik 3 kép a SAFNWC programcsomag eredménye: balra lent: felhőtípus osztályozott kép, jobbra fent: a gyenge és közepes erősségű csapadékhullás valószínűsége, jobbra lent: a heves csapadékhullás valószínűsége.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Űrtudomány
Földmegfigyelés
Mikrogravitáció
Navigáció és távközlés