
Е.Ð. Горбачева, Ð.С. Скачкова
ВВЕДЕÐИЕ
Ð˜Ð½Ñ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð°Ñ†Ð¸Ñ Ð¾Ð± уÑловиÑÑ… произраÑÑ‚Ð°Ð½Ð¸Ñ ÑельÑкохозÑйÑтвенных культур ÑтратегичеÑки важна при принÑтии решений в облаÑти ÑельÑкого хозÑйÑтва. ВеÑной метеорологичеÑкие уÑÐ»Ð¾Ð²Ð¸Ñ Ð¾Ð¿Ñ€ÐµÐ´ÐµÐ»ÑÑŽÑ‚ Ñроки Ñева Ñровых и ÑоÑтоÑние озимых культур поÑле Ñхода Ñнега. Ð’ период роÑта и Ð²Ñ‹Ð·Ñ€ÐµÐ²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÑельÑкохозÑйÑтвенных культур Ð°ÐºÑ‚ÑƒÐ°Ð»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ð¼ÐµÑ‚ÐµÐ¾Ñ€Ð¾Ð»Ð¾Ð³Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ°Ñ Ð¸Ð½Ñ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð°Ñ†Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ð·Ð²Ð¾Ð»Ñет определÑть Ñроки наÑÑ‚ÑƒÐ¿Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ продолжительноÑть Ñтадий вегетации ÑельÑкохозÑйÑтвенных культур, оценить агрометеорологичеÑкие уÑловиÑ, формирующие урожайноÑть на определенных периодах, а также помогает предупредить поÑледÑÑ‚Ð²Ð¸Ñ Ð½ÐµÐ±Ð»Ð°Ð³Ð¾Ð¿Ñ€Ð¸Ñтных погодных Ñвлений. ОÑенью метеорологичеÑкие параметры определÑÑŽÑ‚ уÑÐ»Ð¾Ð²Ð¸Ñ ÑƒÐ±Ð¾Ñ€ÐºÐ¸ ÑƒÑ€Ð¾Ð¶Ð°Ñ Ð¸ Ñева озимых. Перезимовка озимых культур и многолетних трав напрÑмую завиÑит от таких метеорологичеÑких характериÑтик, как температуры воздуха и почвы, наличие, глубина, Ñроки уÑÑ‚Ð°Ð½Ð¾Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ Ñхода Ñнежного покрова.
Среди метеорологичеÑких факторов, влиÑющих на урожай ÑельÑкохозÑйÑтвенных культур, наибольшее значение имеют оÑадки, поÑкольку они Ñлужат оÑновным иÑточником запаÑов почвенной влаги. Ð˜Ð½Ñ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð°Ñ†Ð¸Ñ Ð¾ Ñуммах оÑадков и температурном режиме позволÑет оценивать заÑушливоÑть того или иного периода, оценивать уÑÐ»Ð¾Ð²Ð¸Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ð¸Ð·Ñ€Ð°ÑÑ‚Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¾Ñ‚Ð´ÐµÐ»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ… культур по ÑтадиÑм вегетации. Учет режима оÑадков необходим Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±Ð¾ÑÐ½Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¼ÐµÐ»Ð¸Ð¾Ñ€Ð°Ñ‚Ð¸Ð²Ð½Ñ‹Ñ… мероприÑтий, технологии Ð²Ð¾Ð·Ð´ÐµÐ»Ñ‹Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÑельÑкохозÑйÑтвенных раÑтений, Ð¾Ð¿Ñ€ÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñроков и ÑпоÑобов их уборки, оперативного Ñ€ÐµÐ°Ð³Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð½Ð° негативные природные процеÑÑÑ‹.
 КÐРТЫ МЕТЕОПÐÐ ÐМЕТРОВ
МетеорологичеÑкие Ñтанции ведут регулÑрные Ð½Ð°Ð±Ð»ÑŽÐ´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð·Ð° давлением, температурой, влажноÑтью воздуха, оÑадками, облачноÑтью, направлением и Ñилой ветра. Однако в ÑвÑзи Ñ Ð½ÐµÐ²Ñ‹Ñокой плотноÑтью раÑÐ¿Ð¾Ð»Ð¾Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ ÑущеÑтвующих метеоÑтанций Ð´Ð»Ñ ÑÐ¾Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ ÐºÐ°Ñ€Ñ‚ метеорологичеÑких и агрометеорологичеÑких параметров иÑпользуетÑÑ ÑкÑтраполÑÑ†Ð¸Ñ Ð¸ интерполÑÑ†Ð¸Ñ Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ñ…. Что каÑаетÑÑ Ñ‚Ð°ÐºÐ¸Ñ… параметров, как температура и влажноÑть воздуха иÑпользование перечиÑленных ÑпоÑобов нарÑду Ñ Ð¸Ð½Ñ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð°Ñ†Ð¸Ð¹ о выÑотах меÑтноÑти зачаÑтую обоÑновано. Применение же методов интерполÑции данных при Ñоздании карт раÑÐ¿Ñ€ÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¾Ñадковне позволÑет получить актуальную и доÑтоверную информацию, что обуÑловлено чрезвычайно неравномерным раÑпределением оÑадков по земной поверхноÑти. При интерполÑции Ñумм оÑадков ошибка резко возраÑтает по мере ÑƒÐ´Ð°Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¾Ñ‚ оÑадкомера, поÑтому Ð´Ð»Ñ Ð¿Ñ€Ð°Ð²Ð¸Ð»ÑŒÐ½Ð¾Ð³Ð¾ ÑÑƒÐ¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¾Ð± уÑловиÑÑ… ÑƒÐ²Ð»Ð°Ð¶Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ ÑельÑкохозÑйÑтвенных полей в целеÑообразно проводить измерение Ñумм оÑадков в каждом отдельном хозÑйÑтве.
Ð’ ÑвÑзи Ñ Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÐ¶ÐµÐ½Ð½Ð¾Ð¹ Ñетью метеоÑтанций поиÑк иÑточников проÑтранÑтвенной информации о раÑпроÑтранении оÑадков, их интенÑивноÑти и фазовому ÑоÑтоÑнию (жидких, твердых и Ñмешанных) ÑвлÑетÑÑ Ð°ÐºÑ‚ÑƒÐ°Ð»ÑŒÐ½Ð¾Ð¹ задачей.
ГЕОÐÐÐЛИТИКÐ.ÐГРО
Ð’ ÑервиÑе Геоаналитика.Ðгро реализованы алгоритмы обработки и анализа проÑтранÑтвенной информации (данные Ñ Ñети метеоÑтанций, коÑмичеÑÐºÐ°Ñ Ñъемка, цифровые модели рельефа), позволÑющие оперативно извлекать значимую информацию из доÑтупных информационных маÑÑивов и отображать ее в наглÑдном виде, и, Ñледовательно, предоÑтавлÑть пользователÑм ÑведениÑ, необходимые Ð´Ð»Ñ Ð¿Ð¾Ð½Ð¸Ð¼Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð°ÐºÑ‚ÑƒÐ°Ð»ÑŒÐ½Ð¾Ð¹ Ñитуации на полÑÑ… и Ñвоевременного реагированиÑ. Мы поÑтоÑнно работаем над поиÑком иÑточников оперативной и детальной метеоинформации и разработкой новых алгоритмов ее обработки, анализа и предоÑÑ‚Ð°Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ð»ÑŒÐ·Ð¾Ð²Ð°Ñ‚ÐµÐ»Ñм.
ÐšÐ°Ñ‚ÐµÐ³Ð¾Ñ€Ð¸Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ð´ÑƒÐºÑ‚Ð¾Ð² «ÐгрометеорологичеÑкие уÑловиÑ» предназначена Ð´Ð»Ñ Ð¾ÑущеÑÑ‚Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¼Ð¾Ð½Ð¸Ñ‚Ð¾Ñ€Ð¸Ð½Ð³Ð° метеоуÑловий, оказывающих ÑущеÑтвенное влиÑние на развитие раÑтений и формирование ÑƒÑ€Ð¾Ð¶Ð°Ñ ÑельÑкохозÑйÑтвенных культур.
Ð”Ð»Ñ Ð¿Ð¾Ð»ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ ÐºÐ°Ñ€Ñ‚ температуры и влажноÑти воздуха, Ð´Ð°Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ оÑадков в ÑервиÑе Геоаналитика.Ðгро иÑпользуетÑÑ Ð¼ÐµÑ‚ÐµÐ¾Ð¸Ð½Ñ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð°Ñ†Ð¸Ñ, поÑÑ‚ÑƒÐ¿Ð°ÑŽÑ‰Ð°Ñ Ñ Ð¼ÐµÐ¶Ð´ÑƒÐ½Ð°Ñ€Ð¾Ð´Ð½Ð¾Ð¹ Ñети метеоÑтанций, Ð´Ð»Ñ Ñ€Ð°Ñчета норм метеорологичеÑких показателей – архивы метеоданных NOAA, обработанные путем фильтрации ошибочных значений и Ð·Ð°Ð¿Ð¾Ð»Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ð¿ÑƒÑков в Ñуточных данных. Карты температуры воздуха предÑтавлÑÑŽÑ‚ Ñобой изолинии температур, полученные путем интерполÑции значений тех или иных метеопараметров (Ñреднее, минимальное, макÑимальное, абÑолютный минимум и макÑимум), раÑÑчитанных Ð´Ð»Ñ Ñети метеоÑтанций.
Ð”Ð»Ñ ÑÐ¾Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ ÐºÐ°Ñ€Ñ‚ раÑÐ¿Ñ€ÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¾Ñадков в уÑловиÑÑ… разреженной Ñети метеоÑтанций целеÑообразно привлечение дополнительных иÑточников данных метеорологичеÑкой информации, например данных диÑтанционного Ð·Ð¾Ð½Ð´Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð—ÐµÐ¼Ð»Ð¸ (ДЗЗ), получаемых Ñ Ð¸Ñпользованием микроволновых ÑенÑоров. Оптико-Ñлектронные ÑенÑоры, выполнÑющие Ñъемку в видимом и ближнем инфракраÑном диапазоне, могу быть иÑпользованы Ð´Ð»Ñ ÑÐ¾Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ ÐºÐ°Ñ€Ñ‚ раÑпроÑÑ‚Ñ€Ð°Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñнежного покрова.
ОÑновными продуктами ÑервиÑа Геоаналитика.Ðгро, предоÑтавлÑющими информацию о раÑпределении оÑадков ÑвлÑÑŽÑ‚ÑÑ ÐºÐ°Ñ€Ñ‚Ñ‹ Ñумм оÑадков (за Ñутки, декаду, меÑÑц) и карты Ñнежного покрова (раÑпроÑтранение и продолжительноÑть залеганиÑ).
КÐРТЫ Ð ÐСПРЕДЕЛЕÐИЯ ОСÐДКОВ
Ð’ ÑервиÑе Геоаналитика.Ðгро приÑутÑтвуют два набора данных, характеризующих раÑпределение оÑадков. Ðто Ñрочные Ð½Ð°Ð±Ð»ÑŽÐ´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¼ÐµÑ‚ÐµÐ¾Ñтанций Ñ Ð°ÐºÐºÑƒÐ¼ÑƒÐ»Ñцией за Ñутки, декаду и меÑÑц, а также данные, раÑÑчитанные по глобальному мультиÑенÑорному продукту IMERG (Integrated Multi-satellitE Retrievals for Global Precipitation Measurement). Данные IMERG Ñодержат информацию об интенÑивноÑти, количеÑтве выпадающих оÑадков, а так же о Ñоотношении в них твёрдой и жидкой фаз. Такие материалы позволÑÑŽÑ‚ ÑущеÑтвенно повыÑить информативноÑть карт раÑÐ¿Ñ€ÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¾Ñадков. Результирующий продукт, генерируемый ÑервиÑом Геоаналитика.Ðгро по данным IMERG — карты Ñумм выпавших оÑадков за Ñутки, декаду, меÑÑц Ñ Ð¿Ñ€Ð¾ÑтранÑтвенным разрешением 5*5 км (риÑ. 1).

IMERG – данные об интенÑивноÑти, количеÑтве и фазовом ÑоÑтоÑнии оÑадков, Ñозданные в рамках проекта Global Precipitation Measurement NASA в ÑотрудничеÑтве Ñ JAXA. РаÑÑчитываютÑÑ Ð½Ð° оÑнове Ñпутниковых наблюдений в микроволновом и инфракраÑном диапазонах. Данные IMERG калибруютÑÑ Ð¿Ð¾ Ñпутниковым и наземным наблюдениÑм. Результаты наблюдений в «реальном времени» генерируютÑÑ Ñ€Ð°Ð· в полчаÑа, Ð½Ð°Ñ‡Ð¸Ð½Ð°Ñ Ñ Ð¿Ð¾Ð»Ð½Ð¾Ñ‡Ð¸ каждого Ð´Ð½Ñ Ð¸ предÑтавлÑÑŽÑ‚ Ñобой интенÑивноÑть оÑадков в мм/чаÑ. Так же каждые полчаÑа аккумулируютÑÑ Ð¿Ñ€Ð¾Ð´ÑƒÐºÑ‚Ñ‹ за 3 чаÑа, 1, 3 и 7 Ñуток, предÑтавлÑющие Ñобой Ñумму оÑадков, выпавших за ÑоответÑтвующий временной интервал.
Ðазначение карт раÑÐ¿Ñ€ÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¾Ñадков:
- оценка влагообеÑпеченноÑти культур по декадам, меÑÑцам, ÑтадиÑм вегетации, вегетационному периоду в целом;
- оценка уÑловий ÑƒÐ²Ð»Ð°Ð¶Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð² период уборки урожаÑ;
- определение заÑушливых периодов и их продолжительноÑти.
КÐРТЫ СÐЕЖÐОГО ПОКРОВÐ
Ð¡ÐµÑ€Ð²Ð¸Ñ Ð“ÐµÐ¾Ð°Ð½Ð°Ð»Ð¸Ñ‚Ð¸ÐºÐ°.Ðгро предоÑтавлÑет доÑтуп к Ñледующим оперативным данным о Ñнежном покрове: карты раÑпроÑÑ‚Ñ€Ð°Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñнежного покрова по Ñуткам, декадам и меÑÑцам; карты продолжительноÑти Ð·Ð°Ð»ÐµÐ³Ð°Ð½Ð¸Ñ Ñнежного покрова по декадам и меÑÑцам.
Оптико-Ñлектронные Ñъемочные ÑиÑтемы, оÑущеÑтвлÑющие Ñъемку в видимом, ближнем инфракраÑном, Ñреднем инфракраÑном диапазонах длин волн, такие как MODIS и Landsat могут быть иÑпользованы при Ñоздании карт раÑпроÑÑ‚Ñ€Ð°Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñнежного покрова. Однако, облачноÑть и низкое временное разрешение (Landsat) не позволÑÑŽÑ‚ генерировать Ñплошную маÑку Ñнежного покрова ежедневно только на оÑновании Ñтих данных (риÑ. 2).

Ð’ качеÑтве иÑходных данных при Ñоздании карт Ñнежного покрова иÑпользуетÑÑ Ð¿Ñ€Ð¾Ð´ÑƒÐºÑ‚ Ñнежного покрова MODIS (MOD10, 500 м) и ежедневные мультиÑенÑорные данные IMS, предÑтавлÑющие Ñобой набор данных о раÑпроÑтранении Ñнежного и ледового покрова National Ice Center’s Interactive Multisensor Snow и Ice Mapping System (IMS) Ñ Ð¿Ñ€Ð¾ÑтранÑтвенным разрешением 1 км. Данные IMS иÑпользуютÑÑ Ð´Ð»Ñ Ð·Ð°Ð¿Ð¾Ð»Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ð¿ÑƒÑков в ежедневных данных продукта MODIS.
Результирующие карты Ñнежного покрова, генерируемые ÑервиÑом Геоаналитика.Ðгро:
- маÑки Ñнежного покрова Ñ Ð¿Ñ€Ð¾ÑтранÑтвенным разрешением 500 м в пределах региона интереÑа;
- процент Ð¿Ð¾ÐºÑ€Ñ‹Ñ‚Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ð»Ñ Ñнегом (раÑчет по Ñетке полей);
- карты продолжительноÑти Ð·Ð°Ð»ÐµÐ³Ð°Ð½Ð¸Ñ Ñнежного покрова, генерируемые из ежедневной маÑки Ñнежного покрова как Ñумма дней, в которые Ñ‚ÐµÑ€Ñ€Ð¸Ñ‚Ð¾Ñ€Ð¸Ñ Ð±Ñ‹Ð»Ð° покрыта Ñнегом в течение декады и меÑÑца (риÑ. 3).
Карты Ð¿Ð¾ÐºÑ€Ñ‹Ñ‚Ð¸Ñ Ñ‚ÐµÑ€Ñ€Ð¸Ñ‚Ð¾Ñ€Ð¸Ð¸ Ñнегом предоÑтавлÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð¿Ð¾ Ñуткам, декадам и меÑÑцам, карты продолжительноÑти Ð·Ð°Ð»ÐµÐ³Ð°Ð½Ð¸Ñ Ñнежного покрова – по декадам и меÑÑцам.

МультиÑенÑорные данные IMS (Interactive Multisensor Snow and Ice Mapping System) — результат анализа данных, полученных Ñ Ð±Ð¾Ð»ÑŒÑˆÐ¾Ð³Ð¾ чиÑла ÑенÑоров, в том чиÑле Ñъемочных ÑиÑтем MODIS Terra и Aqua, Suomi-NPP, радарных (Sentinel-1A, Radarsat-2), микроволновых ÑенÑоров (SSM/I, SSMIS), метеорологичеÑкой информации, поÑтупающей Ñ Ð½Ð°Ð·ÐµÐ¼Ð½Ñ‹Ñ… Ñтанций. ИÑпользование большого количеÑтва ÑенÑоров, Ñнимающих земную поверхноÑть в различное Ð²Ñ€ÐµÐ¼Ñ Ð¸ под разными углами в течение Ñуток, а также наземных метеоданных позволÑет Ñоздавать непрерывные ежедневные карты раÑпроÑÑ‚Ñ€Ð°Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñнежного покрова Ñ Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸ÐµÐ¼ 1, 4 и 24 км.
Дополнительным иÑточником данных о раÑпроÑтранении Ñнежного покрова более выÑокого проÑтранÑтвенного Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ð² ÑервиÑе Геоаналитика.Ðгро ÑвлÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð¸Ð½Ð´ÐµÐºÑные Ð¸Ð·Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ NDSI, получаемые по атмоÑферно корректированным Ñнимкам Landsat и Sentinel-2 Ñ Ð¿Ñ€Ð¾ÑтранÑтвенным разрешением 30 и 10 м ÑоответÑтвенно (риÑ. 4.)

Ðормализованный разноÑтный Ñнежный Ð¸Ð½Ð´ÐµÐºÑ (Normalized difference snow index, NDSI) — показатель Ð¿Ð¾ÐºÑ€Ñ‹Ñ‚Ð¸Ñ Ñ‚ÐµÑ€Ñ€Ð¸Ñ‚Ð¾Ñ€Ð¸Ð¸ Ñнегом, предназначенный Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±Ð½Ð°Ñ€ÑƒÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñнега на земной поверхноÑти по данным диÑтанционного Ð·Ð¾Ð½Ð´Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð—ÐµÐ¼Ð»Ð¸. Ð”Ð»Ñ Ñ€Ð°Ñчета индекÑа иÑпользуютÑÑ Ð·Ð½Ð°Ñ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñпектральной ÑркоÑти в зеленом (0,5–0,6 мкм) и Ñреднем инфракраÑном (0,76–0,96 мкм) диапазонах Ñпектра.
Ðазначение карт Ñнежного покрова:
- определение Ñроков уÑÑ‚Ð°Ð½Ð¾Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ Ñхода Ñнежного покрова, анализ Ñроков уÑÑ‚Ð°Ð½Ð¾Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ Ñхода Ñнежного покрова отноÑительно Ñредних многолетних Ñроков;
- определение продолжительноÑти Ð·Ð°Ð»ÐµÐ³Ð°Ð½Ð¸Ñ Ñнежного покрова;
- мониторинг негативных природных процеÑÑов, таких как вымерзание поÑевов, раннее уÑтановление Ñнежного покрова.