Разработка средств и методов геофизического мониторинга атмосферы

Основной задачей мониторинга геофизической обстановки является предоставление своевременной и достоверной информации о природном или антропогенном возмущения, его пространственной локализации и динамики дальнейшего развития.

Оперативность и своевременность подачи штормовых предупреждений, заблаговременный прогноз опасных и особо опасных явлений погоды являются неотъемлемой частью успешной и безотказной работы многих отраслей хозяйства и транспорта, обеспечения безопасности и комфорта жизнедеятельности населения.

Созданный в ГГО программно-технический комплекс геофизического мониторинга (ПТК ГФМ ГГО) входит в состав информационно-аналитического центра ФГБУ «ГГО» и предназначен для подготовки, контроля и управления текущей, прогнозной и экстренной информацией о геофизической обстановке на территории Российской Федерации (РФ) с использованием функциональных компонентов геофизического мониторинга ФГБУ «ГГО» (атмосферное электричество, озонометрия, ультрафиолетовая радиация, актинометрия, СВЧ-радиометрия, химия осадков, малые газовые составляющие, грозопеленгация) и сопутствующей гидрометеорологической информации, поступающей в ПТК по каналам Росгидромета.

Разработка архитектуры ПТК ГФМ ГГО производилась с учетом следующих особенностей существующей системы геофизического мониторинга (рисунок 1) и порядком распространения гидрометеорологической информации:

источником данных для ПТК ГФМ являются специализированные тематические сервера (ТС), выполняющие прием и оперативную обработку геофизической информации в зоне ответственности ГГО с устанавливаемых на наземной наблюдательной сети (ННС) Росгидромета наблюдательных платформ: измерительных комплексов, регистраторов и индикаторов геофизических величин;
сбор данных с измерительных платформ на ТС осуществляется в непрерывном режиме. Интервалы передачи и объемы данных существенно зависят от измеряемой геофизической величины и характера ее изменчивости;
геофизические данные, поступающие с измерительных платформ на ТС ГГО могут быть получены, преобразованы и представлены на вход ПТК с применением разных информационных технологий, а также в различных кодовых формах и интервалах пространственно-временного осреднения и обобщения – оперативные, режимные, статистические, прогностические и т.д.;
основным источником сопутствующих гидрометеорологических данных является ИИТС Росгидромета. Функционирование ПТК основано на интеграции комплекса и его отдельных модулей (систем, программно-аппаратных средств) в уже существующие крупные комплексные информационные системы как на этапе сбора, так и при распространении геофизической информации, а также адаптации комплекса к условиям функционирования этих систем;
перечень источников данных, а также их номенклатура могут быть расширены, например, за счет, ввода в эксплуатацию дополнительных средств измерений, появлении новых кодовых форм (таких как КН-02 SEA и т.д.). Для возможностей эффективного расширения функциональных возможностей комплекса, развития методов и алгоритмов обработки геофизической информации, а также разработки новых форм представления конечной продукции, ко всем информационным системам комплекса предъявляется требование масштабируемости и возможности гибкой настройки конфигурации.

Рисунок 1 – Схема информационных потоков системы геофизического мониторинга

Важнейшей проблемой обеспечения геофизического мониторинга, наряду с развитием технических средств наблюдений и измерений, является создание и развертывание эффективной масштабируемой системы сбора, обработки, хранения и публикации различных видов геофизической информации. Именно задача эффективного использования всех видов гидрометеорологических наблюдений и бюллетеней данных, формируемых в результате этих наблюдений, послужила основой концепцией создания ПТК ГФМ ГГО.

Разработанный ПТК ГФМ ГГО по техническим характеристикам удовлетворяет следующим требованиям:

обеспечение необходимого качества и требуемой полноты сбора геофизических данных, поступающих от различных информационных источников;
формирование широкомасштабной зоны (глобальности) сбора данных;
надежность и безотказность функционирования технических средств, используемых для приема, обработки и архивации геофизических данных;
автоматизация обработки метеорологической информации и компьютеризация компонентов и систем комплекса (переход к безбумажной и безлюдной технологии метеообеспечения);
модульность построения, обеспечивающая функционирование комплекса в виде логически законченных систем, которые, в свою очередь, построены на основе блоков (модулей), взаимодействующих по формализованным протоколам;
целостность представления, позволяющая осуществлять приём любой геофизической информации, проводить её обработку, архивацию, визуализацию на единой картографической основе и доведение до потребителя;
возможность расширения (масштабирования) функциональных возможностей отдельных компонентов с целью усовершенствования решаемых прикладных задач обработки, анализа и отображения информации;
возможность программного подключения новых элементов в виде отдельных программных блоков или библиотек при расширении перечня обрабатываемых геофизических данных, испытании новых средств измерений, методик диагноза и прогноза геофизических явлений;
изготовление широкого спектра конечной информационной продукции, совместимой с геоинформационными системами (ArcGIS, ГИС «Панорама»), используемыми конечными потребителями информации для принятия оперативных хозяйственных решений;
обеспечение передачи конечной информационной продукции потребителям с учетом специфики информационного обеспечения научной, хозяйственной и других видов деятельности;
применение современных информационных телекоммуникационных технологий, обеспечивающих информационную и программную совместимость с системами сбора и распространения данных Росгидромета;
соответствие перспективам развития сети геофизических наблюдений Росгидромета, а также перспективам развития методов, средств и форм информационного обеспечения потребителей геофизическими данными.

Структурная схема ПТК ГФМ ГГО представлена на рисунке 2.