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

5 октября, 07:00

На Яндекс.Погоде есть несколько видов погодных прогнозов: краткосрочные и долгосрочные, в виде традиционной таблички и на специализированных картах. Одна из таких карт — карта осадков. Она показывает перемещения зон дождя и снега в ближайшие два часа с точностью до отдельных кварталов города. Если вы, допустим, собираетесь на работу на велосипеде, карта осадков подскажет, встретится ли вам на пути дождь — и если да, как скоро он закончится.

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.

Метеорологический локатор в Костроме, фото с сайта Росгидрометцентра

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.

Снимки, сделанные спутником Meteosat 8. Изображения с сайта Европейской организации спутниковой метеорологии (EUMETSAT)

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.

Больше подробностей — на хабре.

Сейчас информация со спутника используется для составления карты осадков наряду с данными с метеорологических радаров. Изображения с Meteosat 8 позволили значительно расширить географию прогноза — карта осадков теперь охватывает территорию от Гамбурга на западе до Саяногорска на востоке, от Кандалакши на севере до Кабула на юге.

Прогноз можно смотреть не только дома, но и на отдыхе: карта работает в Италии, Черногории, Греции, Турции, Грузии и в других популярных у туристов странах.

Карта осадков до и после добавления данных от спутников

Мы продолжаем совершенствовать модель, которая прогнозирует осадки. Умение извлекать информацию о перемещениях зон дождя и снега из спутниковых снимков открывает для Яндекс.Погоды новые перспективы. В космосе находятся десятки метеоспутников — подключая новые аппараты, мы сможем запустить карту осадков в Восточной Сибири, на Дальнем Востоке, а в перспективе — и во всём мире.

18 комментариев
Молодцы! :-)
Здорово!)
Вы лучшие!
daniilvasilev7307
5 октября, 16:52
Отличная работа! Регулярно пользуюсь сервисом, рад такому прогрессу.
Владислав
5 октября, 17:23
Красавцы 😉
Для людей.
Отлично!
А почему бы вам не попробовать договориться с нашими аэропортами о получении данных с их метеорадаров? Аэропорты есть во всех крупных городах.
Света Чистякова
Сотрудник Яндекса8 октября, 19:33
Здравствуйте. На самом деле мы уже используем данные с аэропортовских радаров (там, где это возможно).
Здорово  c дождиками !!

P. S.С картой пыльцы тоже - большая поддержка для аллергиков во время цветения
Здорово
Главное не забывайте о туристических местах  заграницей, чтобы к конкурентам не уходить)
Я все ждал когда расширите зону, а тут зашел и вуа ля, Спасибо. Вы молодцы !!!
Молодцы, но даже краткосрочный прогноз дает сбои, т.к. на карте вчера вечером (07.10.18) показывало ливень над Минском, а на самом деле было тепло и без дождя. Но в целом неплохо! Развивайте столь полезный проект, тем более, что приложение одними осадками не ограничивается, спасибо!
Света Чистякова
Сотрудник Яндекса8 октября, 19:25
Здравствуйте. Спасибо!


Неточности действительно иногда случаются. Скоро карту осадков в Минске можно будет смотреть в приложении Яндекс.Погода. В нём есть кнопка «Сообщить, что за окном другая погода». Наш алгоритм учитывает такие сигналы — они помогают сделать прогноз точнее.
Обновлено 8 октября, 19:25
Юрий Юсупов
10 октября, 01:43
Интерпретация полей температуры ( показания датчика спутника) в осадки довольно сложная и неоднозначная задача, поэтому мы видим сейчас, как на картах яндекса в местах , где нет радаров , вдруг возникают «осадки». Это ошибки и довольно существенные. Честнее было бы использовать гидродинамические расчеты.
Гузель Бадретдинова
11 октября, 09:48
Что у вас твориться в выдаче, господа? Новый алго выкатили?
Ни один прогноз дольше трех дней не будет точным
Владимир
вчера, 16:41
Спасибо!