MTG FCI Level 2 satelliidipõhised produktid: mis need on ja miks neid vaja on?

EUMETSATi Keskuses (EUMETSAT Central Facilities) töödeldakse kolmanda põlvkonna satelliitandmeid (MTG), et pakkuda kasutajatele kümmet täiustatud FCI (Flexible Combined Imager) Level 2 toodet. Lihtsamalt öeldes arvutatakse MTG-FCI Level 1 mõõdetud andmetest uusi tooteid, mis annavad teavet atmosfääritingimuste, pilvede ja pinnaomaduste kohta. Need satelliidipõhised produktid aitavad täpsemalt tuvastada ja analüüsida pilvi ning kogu atmosfääri, hinnata kiirgusbilanssi, jälgida ja prognoosida erinevaid ilmanähtusi. Praegu on kõik FCI Level 2 produktid eel-operatiivses staatuses: neid saab juba testida, kuid andmed vajavad veel lihvimist ja valideerimist, enne kui neid saab igapäevatöös kasutada. Hea uudis on, et EUMETSAT plaanib aasta lõpuks enamiku neist muuta operatiivseks.

Keskkonnaagentuur on vastu võtnud MTG FCI Level 1 andmeid alates 2024. aasta suvest. Alates 2024. aasta detsembrist on need andmed operatiivses staatuses (see tähendab, et nende kvaliteet on piisav igapäevaseks kasutamiseks). Ning samal ajal alustas EUMETSATIi Keskus kasutajatega eel-operatiivsete FCI Level 2 produktide jagamist - esialgu kuus toodet kümnest.

Oleme alustanud uute FCI Level 2 andmete vastuvõtu ja töötlemisega. Hetkel on meil võimalik tutvuda järgmiste satelliidipõhiste produktidega:

• Globaalse ebastabiilsuse indeksid (Global Instability index, edaspidi GII)
  - atmosfääri ebastabiilsuse hindamine, mis aitab äikeseriskide ja konvektsiooni prognoosimisel.
• Pilve kõrguse ja optiliste omaduste analüüs (Optimal Cloud Ananysis, edaspidi OCA).
• Atmosfääri liikumisvektorid (Atmosperic Motion Vectors, edaspidi AMV) – tuule suuna ja kiiruse määramine pilvede või veeauru struktuuride nihkevektori põhjal.
• Pilvemask (Cloud Mask, edaspidi CLM) – eristab pilves ja pilveta alad FCI Level 1 andmetes, hiljem lisandub tolmu- ja suitsuosakeste määramise võimalus. CLM produkti kasutatakse sisendina teistes FCI Level 2 produktides.
• Kiirgusvoogude hindamine (All Sky Radiances, edaspidi ASR).

Tutvume põhjalikumalt FCI Level 2 (edaspidi L2) produktidega ja uurime, millist ilmainfot nende abil on võimalik saada. Kevadel tegid satelliidispetsialistid sünoptikutele ülevaate FCI L2 satelliitproduktidest ning nüüd saab keskenduda nende töötlemisele, mis spetsialistide hinnangul kõige enam aitavad ilma jälgida ja prognoosida.

Globaalse ebastabiilsuse indeksid (GII)

GII produktid hindavad, kui ebastabiilne on atmosfäär -  teiste sõnadega, kui tõenäoline on äikesepilvede või tormi teke. Andmed on kättesaadavad päeval ja öösel, kuid ainult selge taeva korral. Saadaval on kolm parameetrit:

• K-Index – võimaldab hinnata äikese tekkimise tõenäosust.
• Lifted Index – saab hinnata õhu ebastabiilsust, äikese ja tugeva konvektsiooni tekkimise tõenäosust.
• Total Column Water Vapour (TCWV) – veeauru sisaldus kogu atmosfääri ulatuses, liidetuna läbi kõigi atmosfäärikihtide kui ka iga kihi kohta eraldi.

Image

Image

Optimaalne pilvede hindamine (OCA)

OCA produktid loovad justkui pilvede 3D-pildi, hinnates pilvede kõrgust ja optilisi omadusi ning kasutades analüüsiks nähtava ja infrapunakanalite satelliitandmeid. OCA tooted võimaldavad määrata kahe erineva pilvekihi parameetreid ning pakuvad senisest täpsemat hinnangut madalate ja õhukeste kõrgete pilvede kõrguse kohta. Täpsem pilvede tuvastamine on eriti oluline lennunduses, kus turvalisus sõltub oluliselt atmosfääritingimuste teadmisest. OCA produkte kasutatakse sisendina teiste FCI L2 produktide jaoks, näiteks tuulevektorite (AMV) määramisel. 

Saadaval on mitu produkti:

• Pilvede ülemise kihi rõhk, kõrgus, temperatuur.
• Pilve faas (kas pilveosakesed koosnevad vedelatest veepiiskadest, jääkristallidest või mõlema segust).
• Pilvede optiline kõrgus.
• Pilveosakeste efektiivne raadius.

Image

OCA produktide algoritm on väga lähedane sellega, mis on arendatud ja kasutusel hetkeennustuse toodetel NWC SAF (Satellite Application Facility in Support to Nowcasting and Very Short Range Forecasting).

Võrdleme pilvetipu temperatuure MTG ja MSG andmete alusel:

Image

Image

Atmosfääri liikumisvektorid (AMV)

AMV produktid hindavad atmosfääri õhu liikumist, mis vastab jälgitavate pilvede ja/või veeauru tunnuste liikumisele. AMV-toode sisaldab teavet tuvastatud liikumise kiiruse, suuna ja kõrguse kohta ning iga AMV on seotud kvaliteediindeksiga, mida kasutavad numbrilised mudelid. Pilvede kõrguse määramisel kasutatakse sisendina OCA andmeid. AMV andmed on oluline sisend numbrilistele ilmamudelitele, kuid võivad abiks olla ka lühiajalisel ilmaennustamisel (kuni 6 tundi ette). Näiteks ECMWF  (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) ehk Euroopa Keskpika Ilmaennustuse Keskus kasutab AMV andmeid juba operatiivselt, mis viitab nende kõrgele kvaliteedile. Andmed uuenevad 30 minutilise ajasammuga. Esialgsed tulemused näitavad, et MTG FCI instrumendiga saab tuvastada oluliselt rohkem tuuli kui eelmise põlvkonna satelliitidega (MSG).

Saadaval on järgmised AMV parameetrid:

• Tuule kiirus ja suund.
• Tuule kõrgus (hPa).
• Tuule vektori komponendid (u, v).
• Õhurõhk AMV tasemel (hPa).
• Temperatuur (K).

Image

Image

Kiirgusvoogude hindamine (ASR) produktid

ASR produktid kujutavad endast erinevates satelliitkanalites mõõdetud kiirgust, heledustemperatuuri ja peegeldustegurit (min, max, keskmine); samuti on võimalik andmeid filtreerida pilvisuse tingimuste alusel (all’ (kõik tingimused), ‘clear’ (selge taevas), ‘cloudy’ (pilves taevas), ‘low’ (madalad pilved), ‘mid’ (keskmise kõrgusega pilved), ‘high’ (kõrged pilved)). FCI taseme 2 ASR toodete peamiseks piiranguks on nende madal ruumiline resolutsioon – umbes 32 km. See tähendab, et iga piksli väärtus katab umbes 32 km × 32 km suuruse ala, mistõttu väiksemad detailid jäävad tuvastamata.

Image

Image

Pilvemask (CLM) 

CLM eristab pilves ja pilveta alad/pikslid MTG FCI Level 1 andmetes. Tulevikus lisandub võimekus eristada lund, merejääd, tolmu, vulkaanilist tuhka. CLM produkti algoritm on samuti väga lähedane NWC SAF pilvemaski algoritmile. CLM väljundit kasutatakse sisendina paljudes FCI L2 produktides. Tänu MTG FCI andmete paremale lahutusele suudab algoritm väiksemaid pilvi tuvastada.

Mida on oodata arendustes lähitulevikus?

EUMETSATi keskuse eesmärgi kohaselt saab 2025. aasta lõpuks enamus FCI L2 satelliidipõhistest produktidest operatiivse staatuse. Olemasolevaid produkte täiendatakse ning lahendatakse mitmeid allesjäänud ebatäpsusi. Kui andmed muutuvad operatiivseks, saab neid juba julgemini kasutada igapäevasel ilmaennustamisel. Samuti laieneb jagatavate FCI L2 satelliidipõhiste produktide valik.

FCI Level 2 satelliidipõhised eel-operatiivsed produktid, mis lisandusid hiljuti (juuli 2025) või mis jõuavad kasutajateni lähikuudel:

• Selge taeva peegeldusvõime (CRM) – juuli 2025
• Aktiivne tulekahjude/kuumapunktide jälgimine (FIR) – juuli 2025
• Pilvede klassifitseerimine tüübi, faasi ja kõrguse järgi (CT) - 2025/Q3
• Pilvetipu temperatuurid ja kõrgused (CTTH) - 2025/Q3
• Maalt lahkuv pikalaineline kiirgus - soojuskiirguse voog atmosfääri ülaosas, mis lahkub Maa-atmosfääri süsteemist (OLR) – 2025/Q3

Need uued MTG FCI L2 satelliidipõhised produktid laiendavad MTG satelliitandmete kasutust ning muudavad ilma ja kliima jälgimise ja analüüsi lihtsamaks ning täpsemaks.

Kasutatud allikad:

• https://www.eumetrain.org/resources/johan-strandgren-eumetsat-eumetsat-…    
• https://user.eumetsat.int/resources/user-guides/mtg-fci-l2-clm-and-cla-…;