Két éve már operatívan működik a második generációs európai meteorológiai műhold, a METEOSAT-8. Ez a fejlett műszerekkel ellátott műhold térben, időben és spektrálisan is jobb felbontású képeket állít elő, mint a korábbi műhold: félóra helyett negyedóránként, 5 ill. 2.5 km helyett 3 és 1 km-es térbeli felbontásban, 3 sáv helyett 12 sávban készíti a felvételeket. Az európai operatív meteorológiai műholdakat üzemeltető szervezet, az EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites) több nemzetközi munkacsoportot hozott létre, azzal a céllal, hogy az új típusú műholdak adatainak egységes feldolgozására módszereket, programcsomagokat dolgozzanak ki. Az egyik ilyen munkacsoport a NWC SAF, mely nowcastingot (az időjárás analízise és néhányórás előrejelzése) segítő produktumokat állít elő. A NWC SAF project a kezdeti operatív fázisban van: az általuk előállítandó programcsomagnak már operatívan használhatónak kell lennie, de a verifikáció még nem teljes és számos modult módszertanilag is fejlesztenek még.

Az EUMETSAT-tól, a NWC SAF munkájában való részvételre ‘vendég kutató’-ként megbízást kaptunk a csapadék produktumok magyarországi radar és felszíni adatokkal való összehasonlítására. Ezt a munkánkat a Magyar Űrkutatási Iroda is támogatta 2005 évi témapályázat keretében. A NWC SAF munkájában már előzőleg is részt vettünk több EUMETSAT megbízás keretében: 1998-ban egy módszer kidolgozásban, majd 2003-ban és 2004-ben a programcsomag bétatesztelésében, ezt követően a produktumok tudományos tesztelésében. Az Magyar Űrkutatási Iroda témapályázata két korábbi szakaszának is részben ez volt a témája.

Az Országos Meteorológiai Szolgálatnál (OMSZ) a SAFNWC programcsomag két csapadék modulját verifikáltuk:
A csapadékot adó felhő produktumot (PC), mely a csapadékhullás valószínűségét adja,
A konvektív felhőzetből (zivatarfelhőkből) hulló csapadék intenzitás (CRR) modult.

A két modul verifikálását Magyarországon mért radar és felszíni csapadék adatokkal végeztük el. Felszíni 10 perces csapadék adatok felhasználásával mindkét produktumot verifikáltuk 4 hónapos időszakra, programmal gyűjtöttük az összetartozó adatokat és statisztikákat számoltunk. Nem csak az eredményeket, hanem az felszíni csapadék-mérés adatokat is a fejlesztők (Svéd Hidrometeorológiai Szolgálat és Spanyol Meteorológia Intézet) rendelkezésére bocsátottuk. Ők ezek felhasználásával és a verifikálásunk eredményének ismeretében, fejlesztették az algoritmusukat, a statisztikai alapú közelítések hangolására használták adatainkat. Két szakaszban adtunk adatokat és verifikáltuk a produktumokat. Az első verifikálási periódus után részben a magyar adatok felhasználásával fejlesztették az algoritmust és a MŰI témapályázat jelen szakasza keretében a továbbfejlesztett produktumokat verifikáltuk egy újabb időszakra. Összesen 13 hónapnyi 10 perces csapadék-mérés adatokat adtunk át.
Megvizsgáltuk, hogy ha a műholdas csapadék valószínűség 0, 10, 20, stb. 100 százaléknak adódik, akkor a felszíni mérések alapján a műholdkép készítés időpontját tartalmazó 10 illetve 30 perc alatt az esetek hány százalékában esett valójában a csapadék. Ezt a kiértékelést külön végeztük el nappali és éjszakai képekre, mivel különböző algoritmusok becslik a csapadék valószínűséget nappal és éjjel – nappal több spektrális sávban áll rendelkezésre mérés.

A konvektív felhőből hulló csapadék intenzitásra kapott műholdas értékeket összehasonlítottuk a felszíni 10, illetve 30 perces mérésekből számolt tényleges csapadék intenzitásokkal. Mivel a műholdas értékek csak a konvektív csapadékot tartalmazzák, így csak azokat az eseteket tudtuk összehasonlítani, mikor a műholdas becslés csapadékot ad. A statisztikai számítások eredményeképpen a mért és számolt csapadék intenzitások közti átlagos eltérés -0.5 -1mm/óra, míg a átlagos abszolút hiba 3mm/óra körüli értéknek adódott. Összefoglalva a műholdas algoritmus a csapadék területet felül, míg az intenzitását alul becsülte.

Független vizsgálatként radar-mérésekkel is összehasonlítottuk a műholdas csapadék valószínűség és a konvektív csapadék intenzitás képeket. A radaradatokkal való összehasonlításra esettanulmányokat készítettünk különböző időjárási helyzetekben. Magyarországi és közép-európai radar hálózat radar képeit használtuk fel. A radar képeket, az eredeti műholdképet és a műholdképekből számolt két produktumot: a csapadék valószínűséget és a konvektív csapadék intenzitás képeket együttesen megjelenítettük (kb. 100 esetben) és a hasonlóságot szubjektíve értékeltük.

Annak ellenőrzésére, hogy a konvektív csapadék intenzitás becslés valóban csak konvektív esetekre ad-e csapadék becslést egy további SAFNWC produktumot is felhasználtunk. Ez a Gyorsan Fejlődő Zivatarfelhő produktum, mely kijelöli a konvektív felhőket. Még egy SAFNWC produktumot megjelenítettük meg, az Automatikus Műholdkép Kiértékelés produktumot, az időjárási helyzet azonosítását segítendő. A hasonlóságok kiértékelését külön végeztük nappalra és éjszakára.

Az összehasonlítás eredményeképpen azt kaptuk, hogy a csapadékvalószínűség becslés a nyári zivataros és gyenge frontális időjárási helyzetekben a leghasználhatóbb. Erős frontos esetén kicsi az információtartalma, és éjjel is kevésbé használható. A konvektív csapadék intenzitása produktumnál azt találtuk, hogy jól detektálja a fejlődő zivatarfelhőket, még éjszaka is, viszont néhány esetben frontális felhőzetet is konvektívként kezelt.

2. ábra. 2005. augusztus 3. 20:45 UTC
A METEOSAT-8 műholdkép feldolgozás és a radar kép összehasonlítása:
balra fent: radarral mért csapadék intenzitás,
balra lenn: METEOSAT-8 éjszakai kompozit kép, a jobboldali két kép a SAFNWC programcsomag eredménye:
jobbra fent: a csapadékhullás valószínűsége,
jobbra lent: a konvektív felhőből (zivatarfelhőből) hulló csapadék intenzitása.

A csapadék produktumok verifikálására kapott eredményeket poszteren mutattuk be az EUMETSAT konferencián, és a konferencia kiadványban cikk jelent meg az eredményekről. A NWC SAF workshop-ján szóbeli előadás hangzott el a témakörben. Az EUMETYSAT megbízás, ‘vendég kutató’ munka záró beszámolója a NWC SAF honlapján elérhető.

A témapályázat részét képezte még a következő nagy projektünkre való felkészülés is. Az EUMETSAT szervezte Hidrológia SAF 2005 szeptemberében indult, melyben, mint fejlesztő kutató mi is részt veszünk. A Hidrológia SAF célja műholdas adatok alapján olyan paraméterek meghatározása, mely a hidrológia területén nyújtanak segítséget, pl. az árvíz vagy az aszály detektálásában. A Hidrológia SAF négy fő csoportot foglal magába:
- csapadék meghatározása,
- hó detektálás,
- párolgás számolása,
- ezen produktumok hidrológiai alkalmazása.

Az OMSZ az első csoport munkájában fog részt venni. Feladatunk a csapadékproduktumok verifikálása Magyarország területére. A projekt keretében kidolgozott csapadék produktumokat a következő adatokkal fogjuk összehasonlítani:
- felszíni csapadékmérő állomások adatai
- radar által mért csapadékintenzitás mezők

A Hidrológia SAF első feladata az alkalmazott módszerek, felhasználásra kerülő adatok meghatározása, összegyűjtése. Ezért minden résztvevő országnak írásos formában nyilatkoznia kellett, hogy milyen módszert, milyen adatokat kíván felhasználni. E célból feladatunk volt:
- a szakmai cikkek áttekintése
- a felhasználásra kerülő adatok alkalmazhatóságának, pontosságának megismerése.

Dr. Putsay Mária (témavezető), dr. Kerényi Judit és Gróbné Szenyán Ildikó

Országos Meteorológiai Szolgálat
Távérzékelési Osztály
Műholdmeteorológiai Kutató Laboratórium