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

Седьмого октября 2014 г. в 05:16 Всемирного скоординированного времени японский спутник Himawari-8 на ракете-носителе H-IIA стартовал с площадки № 1 стартового комплекса Есинобу космического центра Танегасима в Японии. Запуск прошел без сбоев, и спустя несколько недель спутник занял свое окончательное место на геостационарной орбите на высоте 36  000 км над экватором на 140,5° в.д., к северу от Папуа-Новой Гвинеи в западной части Тихого океана. Это был первый спутник нового поколения спутников, который начал работать во временном интервале 2015–2021 гг. Эти новые метеорологические спутники расширили возможности наблюдений, что принесет пользу национальным метеорологическим и гидрологическим службам (НМГС), а также поставит перед ними непростые проблемы. Чтобы оказать им содействие, ВМО и Японское метеорологическое агентство объединили усилия по выполнению проекта HimawariCast. 1

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.

The HimawariCast Project

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.

 

Factory Acceptance Test National Weather Service in Papua New Guinea

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

Share this page