ИСТИНА

Урбанизированные территории характеризуются ярко выраженными особенностями метеорологического режима, ярким примером которых является эффект городского острова тепла. Актуальность изучения особенностей городского климата обусловлена их существенным влиянием на условия ведения хозяйства и проживания населения, в том числе за счет ухудшения условий термического комфорта во время летней жары. По причине ярко выраженной микроклиматической мозаичности городской среды, плотность существующих сетей метеорологических наблюдений недостаточна для мониторинга метеорологического режима и термического комфорта в городских условиях, а также для системного изучения факторов формирования городского микроклимата. Данный Проект направлен на разработку технологии использования данных крупнейшей в мире сети персональных метеостанций Netatmo, работающих в рамках концепции «Интернета вещей», для решения перечисленных задач на примере Московского мегаполиса. Количество таких станций Московском регионе (более 700) уже сейчас на 2 порядка превосходит количество «официальных» метеостанций и продолжает расти. Однако, недостатком данных Netatmo является отсутствие какого-либо контроля качества измерений. В рамках Проекта предлагается разработать технологию сбора данных сети Netatmo, контроля их качества и репрезентативности. Создание такой системы позволит впервые использовать данные столь плотной сети наблюдений для фундаментальных исследований городского климата, а также для создания принципиально новой системы мониторинга и веб-картографирования метеорологического режима и термического комфорта в пределах Московского мегаполиса. На всех этапах Проекта, начиная с фильтрации данных и заканчивая их анализом и визуализацией, планируется использование дополнительной информации о городской среде, полученной по результатам геоинформационного анализа данных OpenStreetMap и космических снимков.

Urbanized areas are characterized by specific features of the meteorological regime, a striking example of which is an urban heat island effect. The urgency of studying the features of the urban climate is due to their significant influence on the conditions of population's living, including by worsening the conditions of thermal comfort during the summer season. Due to the evident microclimatic variety of the urban environment, the density of existing meteorological observation networks is insufficient to monitor the meteorological regime and thermal comfort in urban conditions, as well as to deep study the factors shaping the urban microclimate. This project is aimed to develop the technology for using the data of the world's largest network of personal meteorological stations Netatmo with focus on the solution of listed above problems by the example of the Moscow megacity. Netatmo stations are operating within the framework of the "Internet of Things" concept The number of such stations in the Moscow region (more than 700) already now exceeds by 2 orders the number of WMO stations and continues to grow. However, the problem of Netatmo data is the lack of any quality control during measurements. Within the framework of the Project it is proposed to develop a technology for Netatmo data collection, quality and representativeness control. The creation of such system will make possible to use for the first time the data of so dense observation network for the urban climate fundamental research. Also it will allow to create a principally new system for monitoring and web mapping of the meteorological regime and thermal comfort within the Moscow megacity. At all stages of the Project, from data filtering to its analysis and visualization, it is planned to use additional information on the urban environment obtained from the results of GIS-based analysis of OpenStreetMap data and satellite images.

Реализация Проекта позволит получить следующие результаты, имеющие научную и практическую значимость: 1) Будет разработана программная технология использования данных персональных метеостанций Netatmo, включающая в себя алгоритмы и процедуры сбора, хранения, контроля качества, отбраковки и анализа измерений персональных метеостанций Netatmo. Тестирование и отладка технологии будет вестись для Московского региона, однако в дальнейшем универсальность технологии позволит легко масштабировать и адаптировать ее для других городов и территорий. 2) Будут созданы динамически обновляемые оперативная и ретроспективная базы данных метеорологических наблюдений в Московском регионе принципиального нового уровня, содержащие данные наблюдений метеостанций Netatmo и регулярной наблюдательной сети Росгидромета о температуре, влажности, атмосферном давлении, скорости ветра и осадках в Московском регионе. Оперативная база данных будет содержать информацию за последние сутки, а ретроспективная база данных - за весь период широкого распространения персональных метеостанций (c 2015 г. по настоящее время). 3) Будет сформирована база данных параметров городской среды, включающая в себя информацию о типе локальных климатических зон, землепользовании и морфометрических параметрах застройки для Московского региона с шагом сетки в 250 метров. 4) Будут выявлены и изучены закономерности формирования микроклиматической изменчивости городской среды в пределах Московского региона, в том числе будет сделана оценка вклада локальных и нелокальных факторов в формирование микроклимата для различных сезонов года и различных синоптических условий. 5) Будет разработана методика расчета биоклиматических индексов, характеризующих условия термического комфорта, по данным наблюдений персональных метеостанций и с использованием информации о городской среде. 6) Будет разработана методика пространственной интерполяции и визуализации (картографического отображения) данных наблюдений персональных метеостанций. 7) Будут построена серия климатических карт Московского региона, характеризующих особенности городского микро- и мезоклимата, а также условия термического комфорта в различные сезоны года. 8) Будет создан прототип картографического веб-сервиса, отображающего внутригородскую изменчивость характеристик метеорологического режима и условий термического комфорта в Московском регионе в режиме реального времени.

Группа исполнителей проекта имеет большой опыт исследований в области городской метеорологии и климатологии, тесно сопряженных с использованием современных геоинформационных технологий. В том числе, имеется опыт работы с данными плотных сетей городских наблюдений и их пространственного анализа, проведения экспериментальных метеорологических исследований, геоинформационного анализа картографических данных для городской среды, создания баз данных и картографических сервисов. Одним из основных совместных достижений коллектива является разработка технология получения параметров городской среды, необходимых для исследования и моделирования городского климата, с использованием открытых картографических данных OpenStreetMap и космических снимков высокого разрешения, и успешное применение данной технологии в рамках задачи детализированного моделирования регионального климата для Московской агломерации.