Яндекс.Погода умеет делать прогноз с точностью до района. На сервисе можно посмотреть почасовой прогноз, прогноз на 10 дней вперед или узнать, когда закончится дождь возле вашего офиса. Создавать точный прогноз нам помогает технология Meteum 2.0, которая анализирует данные из разных источников. Расскажем, из каких именно.
Метеомодели
Обычно прогноз погоды составляют на основе метеомоделей — компьютерных программ, которые учитывают в расчетах огромное количество информации об атмосферных процессах, например, облачность, температуру, давление, скорость и направление ветра.
Чтобы сделать прогноз с помощью метеомодели, атмосферу земли делят на отдельные сектора в виде кубиков. От спутников, радаров и других источников программа получает данные о физических явлениях, которые происходят внутри каждого кубика. Эти данные представлены в виде уравнений: компьютер решает их и находит закономерности, на основе которых можно предсказать, как изменится погода в ближайшее время.
Современные метеомодели используют для расчетов самые мощные суперкомпьютеры. Но знания людей о физических процессах несовершенны, а на Земле есть участки, за которыми почти не ведутся наблюдения, например, в открытом океане или просто вдали от крупных городов. Из-за недостатка данных модель может сделать ошибку, к примеру, неправильно оценить количество осадков или слегка завысить ночную температуру.
Для обычного пользователя ошибка модели может оказаться фатальной: представьте, вы отправляетесь за город в солнечный зимний день, а через несколько часов начинается мощный снегопад, про который не было сказано в прогнозе.
Чтобы давать более точный прогноз, мы используем данные сразу пяти моделей: сравниваем их прогнозы с помощью машинного обучения, исправляем ошибки и совмещаем достоверные данные между собой, чтобы получить общую картинку.
Радары
Метеорологические радары помогают предсказывать осадки. Каждые 10 минут эти устройства делают трехмерный снимок атмосферы в радиусе 200–250 километров, чтобы определить размер осадков и расстояние, на котором они находятся.
На снимках с радара можно увидеть, в каких районах прямо сейчас идет дождь, снег или град. С помощью нейронных сетей и компьютерного зрения мы анализируем последовательность таких изображений, чтобы определить, в каком направлении движутся осадки.
Информация с радаров очень полезна при составлении карты осадков, но для точного глобального прогноза этих данных недостаточно. Во-первых, российские радары расположены только в европейской части страны, а также Новосибирске, Барабинске и Владивостоке. А во-вторых — эти устройства работают неидеально. Например, данные с радара могут искажаться, если в его обзор попадут высотные здания или другие преграды.
Спутники
Метеорологические спутники подходят для глобальных прогнозов гораздо лучше, так как могут покрыть наблюдениями практически всю Землю. Поэтому для создания подробной карты осадков мы используем данные и радаров, и спутников.
На орбите находится около 30 метеорологических спутников. Часть из них — геостационарные, они расположены над экватором и вращаются синхронно с вращением Земли. Это удобно, потому что можно получать последовательные снимки над одной территорией, тогда как спутники, делающие витки вокруг планеты, снимают разные участки Земли по мере своего движения.
В своих прогнозах мы используем данные геостационарных спутников: европейского Meteosat-8 и японского Himawari-8. Они каждые 15 минут фиксируют расположение облаков над Европой и Азией. Однако из-за того, что спутники находятся над экватором, северные широты попадают на самый край снимков, и данные слегка искажаются.
Снимки со спутников и радаров учитываются моделями, работа которых основана на нейронных сетях. Модели независимо анализируют полученные данные, восстанавливают последовательность снимков, совмещают их с прогнозом погоды и предсказывают перемещение осадков.
Метеостанции
Еще в прогнозе Яндекса учитываются данные с метеостанций — специальных площадок, на которых установлено оборудование для метеорологических наблюдений. У сотрудников станций есть приборы, которые измеряют скорость и направление ветра, температуру и влажность воздуха, количество осадков, температуру почвы и другие параметры.
Чтобы данные, полученные на метеостанции, были максимально точными, площадку располагают по строгим правилам. Она должна быть уделена от невысоких препятствий, например, одноэтажных зданий или одиночных деревьев, на расстояние, которое составляет не меньше 10-кратной высоты этих препятствий. Если рядом со станцией располагается целый лес или комплекс высотных домов, расстояние до них должно быть еще больше — не меньше 20-кратной высоты препятствий.
Для точного глобального прогноза нужны данные большого количества станций, однако в некоторых городах метеостанций нет совсем, а в некоторых их недостаточно. Из-за дефицита данных можно неправильно определить температуру в конкретных районах или ошибиться в прогнозе осадков. Поэтому информация со станций тоже используется в комплексе со снимками с радаров — благодаря этому жители даже самых маленьких городов могут посмотреть прогноз и узнать, стоит ли захватить с собой зонтик.
Сообщения пользователей
Люди, которые пользуются Яндекс.Погодой или приложением Яндекс тоже помогают сделать прогноз точнее. В приложениях мы спрашиваем пользователей, что происходит с погодой прямо сейчас: правда ли в их районе идет дождь или светит яркое солнце. На основе этих ответов мы обучаем модель предсказывать сообщения пользователей о погоде.
Сейчас мы получаем более миллиона сообщений об осадках в день, а в особо дождливые дни — более 2,5 миллиона. С помощью этих данных мы учим модель предсказывать ответы людей и можем в режиме реального времени корректировать карту осадков. Если в городе начнется внезапный ливень, и пользователи будут отправлять сообщения о дожде — это улучшит точность карты до 20%, а значит больше людей смогут захватить зонтик или вовремя спрятаться под крышей.
Чтобы составлять точный прогноз в режиме реального времени, мы используем самые современные технологии и все данные об атмосфере, которые возможно получить. Если вы хотите ближе познакомиться с работой радаров, спутников или станций — напишите об этом в комментариях и мы с радостью расскажем о любой технологии в следующих материалах.