Nowcasting och fjärranalys

Fokus för detta forsknings- och utvecklingsområde är att få ut det mesta av de nuvarande och snart operativt tillgängliga nya satellit- och radardata för förbättring av Nowcasting och tidig varning på SMHI.

Fokus inom forskningsområdet:

  • Öka utnyttjandet av data från satelliter och väderradar på SMHI för att förbättra både nulägesbeskrivning och korta väderprognoser.
  • Fortsatt utveckla algoritmer för analys av moln och nederbörd.
  • Utveckla och implementera metoder för korta prognoser av speciellt nederbörd, till exempel genom maskininlärning.  
  • Göra speciellt den ständigt ökande mängden satellitdata (“rå” data och produkter) mer tillgängliga operationellt och stimulera dess användning inom analys och korta prognoser.

Ökad betydelse för prognoser

Korta prognoser av hög kvalitet och noggrannhet med hög rumslig skala är särskilt efterfrågad av samhället. Bättre och mer detaljerade korta prognoser av bland annat nederbörd (lokalisering, intensitet, fas) och låga moln är exempel som kan ge store socioekonomiska vinster för Sverige. Numeriska väderprognosmodeller (NWP=Numerical Weather Prediction) kan idag endast ta vara på en bråkdel av all fjärranalysdata. I dataassimileringen sker bland annat en utglesning av den annars högupplösta informationen som behövs för detaljerade beskrivning av moln- och nederbördsprocessor på kort tidsskala. Därför finns det behov och utrymme för utveckling av statistiska metoder (AI/ML) för att komplettera dagens NWP. Parallellt med detta är det fortfarande essentiellt att stötta den regionala modellutvecklingen inom MetCoOp-samarbetet så att den höga upplösningen kan utnyttjas bättre och att data från nya satelliter och produkter kan användas på ett mer optimalt sätt.

Mängden och informationsinnehållet i data från jordobservationssatelliter (EO, Earth Observations) växer stadigt och det gör också deras betydelse särskilt i numeriska väderprognoser. Men det är inte bara i väderprognoser där EO-satellitdata får en växande betydelse och relevans. Tack vare den ökande mångfalden av observationer påverkar det i dag alla discipliner (Meteorologi - Hydrologi - Oceanografi - Klimat) inom SMHIs expertområde.

Stor tillväxt av jordobservationer och bättre väderradardata

I Europa exemplifieras denna snabba tillväxt av informationsinnehåll och mångfald av Copernicusprogrammet (EU:s EO-program) och speciellt Sentinel-satelliterna, med för närvarande 8 satelliter i rymden som täcker en mängd olika discipliner inklusive operationell meteorologi, oceanografi och hydrologi. Även EUMETSAT kommer snart att skicka upp de första satelliterna i en ny serie geostationära och polära satelliter för att ersätta de nuvarande Meteosat- och Metop-programmen. De första (3:e generationens) geostationära EUMETSAT-satelliterna MTG-I1 och MTG-S1 (MTG-programmet) skickas upp i slutet av 2022 och slutet av 2023, och motsvarande nya polära (2:a generationens) EUMETSAT-satelliter Metop-A1 och Metop-B1 (EPS-SG programmet) kommer att skickas upp i  början och slutet av 2025.

Sveriges väderradarnät har under de senaste åren undergått en genomgripande modernisering och erbjuder idag nya möjligheter jämfört med tidigare. Till exempel ger mätningar med dual-polarisering möjlighet till bättre bestämmelse av fas av hydrometeorer (snö, regn, graupel). Sveriges nät av radaranläggningar ingår i det europeiska OPERA nätverket under EUMETNET.

Väderradarnätet moderniserat – ökar kvaliteten i nederbördsprognoser

Nya möjligheter med nya observationstekniker

Starten av dessa nya program kommer att markera ett mångfaldigt språng framåt i datamängder samtidigt som nya observationstekniker ger nya möjligheter, till exempel: blixtdetektering från rymden, IR-sonderingar från geostationär bana och användning av sub-mm våglängder för att observera is-moln. Alltsammans något som är helt nytt för Europa.

Dessutom kommer de traditionella stora och dyra flaggskeppsprogrammen (som EPS-SG och MTG nyss nämnda) att kompletteras med mycket mindre och billigare satelliter inom den närmsta framtiden. Ett exempel är Arctic Weather Satellite (AWS), en svenskledd utveckling under ESA, med uppskjutning i början av 2024, och en planerad uppföljningskonstellation (EPS-Sterna under EUMETSAT) med upp till 20 satelliter över mer än 10 år som kommer ge täckning tätt i tiden (ca var 30:e minut) över Sverige.

Utvecklingen inom Nowcasting och fjärranalys kräver internationell interaktion och samarbete med framför allt EUMETSAT, MetCoOp och våra närliggande nordiska vädertjänster (Nordmet/Nordsat och Nordrad) samt samordning inom SMHI för att öka medvetenheten om nya möjligheter, utnyttja tillgängliga resurser på bästa sätt och bidra till att attrahera nya medel.