Проект HimawariCast: возможность использования потенциала новых спутниковых данных в Азиатско-Тихоокеанском регионе

Польза спутниковых изображений

Геостационарные метеорологические спутники с высокой частотой предоставляют данные изображений для обширных территорий Земли и являются важнейшим средством наблюдения за развитием метеорологических систем из космоса. Они полезны для мониторинга быстро развивающихся метеорологических систем, таких как тропические циклоны, внетропические

циклоны, суровые конвективные системы, облака вулканического пепла, а также песчаные и пыльные бури. В Азиатско-Тихоокеанском регионе тайфуны и тропические циклоны являются опасными для жизни метеорологическими явлениями. Все НМГС постоянно стремятся совершенствовать свои системы заблаговременного предупреждения, чтобы более эффективно наблюдать за этими явлениями и обнаруживать их.

Изображения с геостационарных спутников являются дополнением к наземным радиолокационным системам наблюдения за осадками для мониторинга возникновения сильной конвекции. На самом деле наблюдения с геостационарных спутников обеспечивают более заблаговременное предупреждение о развитии сильной конвекции, поскольку интенсивные вертикальные движения в облаках становятся видимыми на спутниковых изображениях примерно за 15–30 минут до начала осадков. Геостационарные спутники также являются альтернативой в тех районах мира, где метеорологические радиолокаторы отсутствуют или находятся в неудовлетворительном состоянии.

Данные, полученные с низкоорбитальных спутников Земли, как правило, обеспечивают наиболее важный вклад в модели численного прогноза погоды (ЧПП), предназначенные для глобального и регионального прогнозирования. Однако научно-технические разработки за последние 25 лет позволили преобразовать данные изображений с геостационарных спутников в количественную продукцию, которая также оказала положительное влияние на модели ЧПП и, в частности, предоставила информацию по районам, где наблюдения производятся редко, таким как океаны и пустыни.

Китай, ЕВМЕТСАТ (Европейская организация по эксплуатации метеорологических спутников), Индия, Япония, Республика Корея, Российская Федерация и США поддерживают программы развития геостационарных спутников, находящихся над экватором, в рамках так называемого «геостационарного кольца». Они образуют оптимизированную глобальную систему, контролируемую спутниковыми организациями, совместно работающими в Координационной группе по метеорологическим спутникам (КГМС) и Космической программе ВМО, что способствует стандартизации обработки и распространению данных для обслуживания пользователей всего мира, и особенно Членов ВМО.

Сложные задачи

Замена существующей глобальной системы на новое поколение геостационарных спутников началась с запуска спутника Himawari-8. Ожидается, что Himawari-8, обладая повышенными возможностями для наблюдений с 16 диапазонами частот (каналами), повысит эффективность работы НМГС в Азиатско-Тихоокеанском регионе в самых разных областях, включая прогнозирование погоды, мониторинг климата, уменьшение опасности стихийных бедствий и обеспечение транспортной безопасности.

Поскольку в конце 2015 г. предыдущее поколение спутников, MTSAT-2, должно было быть снято с эксплуатации, работа синоптиков с тех пор полностью зависела от данных со спутника Himawari-8. У НМГС было очень мало времени, чтобы научиться работать с данными Himawari-8. Подготовка и обучение в области обработки и использования данных Himawari-8 в этом регионе осуществлялись в жесткие сроки. Но более серьезная проблема заключалась в объеме данных, получаемых спутником Himawari-8: он превышает примерно в 50 раз объем данных, получаемых MTSAT-2. Каким образом НМГС могли осуществлять доступ и использовать этот сильно выросший объем данных, которые они стали получать?

Решение HimawariCast

ЯМА хотело обеспечить готовность НМГС Азиатско- Тихоокеанского региона к использованию данные изображений с нового спутника, который работает под контролем агентства. Первоначальный план относительно данных состоял в том, чтобы использовать облачный Интернет-сервис. Однако ЯМА быстро осознало, что вследствие огромных объемов данных и ограниченной пропускной способности Интернета на больших территориях Азиатско-Тихоокеанского региона это решение будет непригодно для некоторых НМГС.

ЯМА приняло решение дополнить доступ через Интернет спутниковой системой распределения, используя коммерческий спутник дальней связи и недорогую технологию приема данных DVB-S. Система, созданная по образцу очень успешной системы ЕВМЕТКаст, внедренной ЕВМЕТСАТ в 2003 г., получила название HimawariCast. Она будет обеспечивать подкомплект данных изображений Himawari-8, равнозначный данным, которые передавались прямо со спутника MTSAT-2.

Проект ВМО-ЯМА

Обычная система приема данных HimawariCast состоит из недорогих серийно выпускаемых компонентов с приемной антенной среднего размера (2,4 м). Даже в этом случае многие НМГС, особенно небольшие, не могут покрыть эти расходы из-за ограниченного бюджета. Поэтому ЯМА и ВМО приняли решение инициировать и финансировать проект по установке систем приема и обработки данных HimawariCast в НМГС следующих 14 стран: Бангладеш, Камбоджа, Федеративные Штаты Микронезия, Кирибати, Монголия, Мьянма, Непал, Палау, Папуа-Новая Гвинея, Самоа, Таиланд, Тонга, Тувалу и Вьетнам.

Системы включают антенну приема спутниковых данных (диаметром 2,4 м), компьютер для сбора данных и отдельный компьютер для формирования и визуализации продукции.

В рамках этого проекта Комиссия по основным системам (КОС) ВМО совместно с Координационной группой по метеорологическим спутникам (КГМС) разработали передовые методы подготовки пользователей спутниковой информации. Департамент развития региональной деятельности ВМО и Космическая программа совместно с ЯМА и партнерами проекта взяли на себя ответственность за окончательные технические характеристики систем, выбор поставщика и контроль над тестированием и вводом в действие систем приема данных.

В апреле 2015 г. ВМО выбрала компанию Oriental Electronics, Inc. (ORI) в качестве поставщика, после чего приступили к планированию испытаний, установки и приемки систем. Компания ORI также посетила все НМГС-получатели, чтобы убедиться в пригодности мест, где предполагается установить эти системы, и выявить то, что могло бы повлиять на их установку и работу. В ходе визитов отмечено активное строительство новой монорельсовой транспортной системы в Дакке (Бангладеш), которая окажет влияние на реализацию проекта, и признана необходимость в координации запланированного перемещения офисов НМГС в Монголии, Палау, Тонга и Вьетнаме. Однако основная озабоченность была связана с интеграцией HimawariCast с существующими системами и с необходимостью предоставлять прогнозистам в других местах доступ к продукции системы HimawariCast.

Критически важным фактором являлось время: той же весной  HimawariCast начал регулярно передавать данные MTSAT-2. В июле 2015 г. ЯМА объявило, что HimawariCast-8 работает в оперативном режиме, после чего старые и новые системы распространения продолжали работать одновременно. Однако данные MTSAT-2 должны были поступать лишь до 4 декабря 2015 г. После этой даты спутник не мог больше находиться на своем расчетном месте, а НМГС не могли пользоваться его данными, поэтому было очень важно, чтобы новые системы HimawariCast к тому времени работали в полном режиме во избежание перерыва в предоставлении спутниковых данных для НМГС.

Тесное партнерство и согласованность деятельности между ВМО, НМГС, ЯМА и ORI дали отличные результаты. В настоящее время 9 стран пользуются системой HimawariCast. Остальные 5 стран получат ее к началу 2017 г. Помимо технической подготовки, предоставляемой ORI, ЯМА организует поездки экспертов в НМГС-получатели для проведения семинаров с целью добиться максимальной выгоды от использования данных спутника Himawari-8. До сих пор отзывы были весьма положительными.

После поездок на места проводились приемочные испытания систем в помещениях ORI в Киото, которые по возможности сопровождались техническим обучением, позволяющим сотрудникам НМГС ознакомиться с системами.	«Я горжусь тем, что мы имеем новую систему приема метеорологических спутниковых данных мирового уровня», – заявил г-н Сэмюэл Майа, директор Национальной метеорологической службы Папуа-Новая Гвинея.

Успех проекта HimawariCast обусловлен тем, что он позволяет решать проблемы от начала до конца, обеспечивая доступ к данным в режиме, близком к реальному времени, посредством спутникового вещания, облегчает сбор и обработку данных и обеспечивает полную подготовленность сотрудников НМГС, как инженеров и технических специалистов, так и синоптиков, к работе с новыми системами. Как отметил Генеральный секретарь ВМО Петтери Таалас, «Совместные усилия ВМО и ЯМА по содействию в области приема и использования данных спутников нового поколения могут служить примером поддержки ВМО для других районов в ближайшие годы».

Совместные усилия ВМО и ЯМА по содействию  в области приема  и использования данных спутников нового поколения могут служить примером поддержки ВМО для других районов в ближайшие годы.

Наращивание потенциала очень важно для успешного внедрения новых спутниковых систем в регионах ВМО. ВМО и ЯМА будут оказывать помощь всем НМГС-получателям по обеспечению непрерывной работы систем HimawariCast в течение трех лет после истечения двухлетнего гарантийного срока для этих систем. Кроме того, ВМО и ее партнеры будут поддерживать участие представителей НМГС в ежегодной Конференции пользователей спутниковых метеорологических данных стран Азии и Океании, соответствующих учебных мероприятиях и совещаниях региональных групп пользователей спутниковых данных. Это поможет поддерживать высокий потенциал НМГС, достигнутый за счет проекта  HimawariCast.

Бывший Генеральный директор ЯМА и постоянный представитель Японии при ВМО г-н Норитаке Нишиде с гордостью заявил: «Я убежден, что новые системы, установленные в странах в рамках этого проекта, будут способствовать дальнейшему расширению возможностей в области раннего обнаружения и реагирования на суровые метеорологические явления в этих странах».

Авторы

Секретариат ВМО - Аише Алтуноглу, Микаэль Раттенборг, Куниюки Сида, Рюджи Ямада, Департамент развития региональной деятельности; Стефан Божински, Космическая программа, Департамент наблюдательных и информационных систем