Как «Яндекс» склеивал данные метеостанций и спутников для создания карты осадков

Карта осадков появилась на Яндекс.Погоде два года назад. Для её составления мы использовали данные с метеорадаров. Так называются радиолокационные станции, которые регулярно делают трёхмерные снимки атмосферы. На снимках видны области, где есть капли воды размером от 100 микрометров. Алгоритм Яндекса на основе нейросетей анализирует последовательность снимков с метеорадара и прогнозирует, как дальше будут двигаться зоны дождя и снега.

Метеорадары, однако, не могут обеспечить сплошное покрытие большой территории. Они «видят» атмосферу лишь в радиусе 200−250 километров, а расстояние между соседними станциями может превышать тысячу километров. В результате на карте осадков возникают белые пятна. Радары есть далеко не во всех регионах — они сосредоточены в основном в европейской части России. Рядом с некоторыми радарами имеются высотные постройки, которые загораживают обзор. Иногда радиолокационные станции выходят из строя или отключаются на профилактику. Всё это негативно сказывается на качестве прогноза.

Люди наблюдают за погодой с помощью спутников с 1960-х годов, но для так называемого наукастинга — краткосрочного достоверного прогноза погоды — снимки с космических аппаратов начали применяться относительно недавно, когда спутники научились делать снимки с высоким разрешением, а алгоритмы — определять границы облачности и типы облаков.

Этой осенью мы начали использовать для построения карты осадков новый источник данных — спутниковые снимки. Их присылает метеорологический спутник Meteosat 8. Спутник находится на геостационарной орбите, то есть обращается вокруг Земли с той же скоростью, с какой планета вращается вокруг своей оси. Его положение относительно расположенной на Земле принимающей антенны не меняется — для неё аппарат «висит» в одной и той же точке небосвода.

Раз в 15 минут спутник фотографирует Землю и присылает снимки. Они охватывают огромную территорию. Точка стояния Meteosat 8 — 41,5 градуса восточной долготы; в кадр попадают Европа, Африка и часть Азии. Спутник делает снимки как в видимом, так и в инфракрасном диапазонах, поэтому зоны облачности на них различимы даже тогда, когда эта часть земного шара не освещается солнцем.

Спутниковые снимки обрабатывает нейросетевая модель. Её задача — выявить на изображениях зоны облачности, определить, из каких облаков идёт дождь, а из каких нет, и спрогнозировать дальнейшие перемещения осадков. Справиться с этой задачей помогают дополнительные данные — при расчётах учитываются угол солнца над горизонтом, высота рельефа, сведения об уровне влажности и так далее.

Сейчас информация со спутника используется в карте осадков наряду с данными с метеорадаров. Изображения с Meteosat 8 позволили значительно расширить географию прогноза — карта осадков теперь охватывает территорию от Гамбурга на западе до Саяногорска на востоке

«Дождь вот-вот начнётся»: как мы устраняли белые пятна на карте осадков — Блог Яндекса