В этом руководстве используется Map Viewer.

Карта содержит закладки нескольких регионов по всему миру, где вы будете анализировать данные о погоде. Закладки сохраняют определенные экстенты карты, а нажатие на них позволяет быстро перейти к сохраненному экстенту.

• Континентальные штаты США
• Западная Европа
• Восточная Азия
• Австралия
• Юго-восток Бразилии
• Северная Африка
• Юго-восток США
• Штат Калифорния, США
• Штат Колорадо, США

Теперь вы начнете изучать данные о погоде на карте. Понимание имеющихся данных поможет вам проанализировать их на последующих этапах.

Слой является видимым на карте. Вы знаете, что в слое показаны спутниковые снимки, но не знаете подробностей. Чтобы больше узнать о слое, надо открыть его метаданные.

Откроются метаданные слоя. Там находятся подробные описания ответственного за спутник агентства, датчиков, которые производят изображение, и как часто оно обновляется (каждые 30 минут).

Снимки показывают не только то, что видно человеческому глазу, но и инфракрасный свет. Инфракрасные датчики помогают отображать относительную теплоту объектов, что важно для определения температуры облаков. На этих снимках белые облака холоднее, а темные – теплее.

Этот слой полностью перекрывает все расположенные под ним слои. Над этим слоем в панели Содержание находится второй слой под названием GOES Satellite Imagery Transparent. Это копия слоя с примененной прозрачностью, чтобы было легче увидеть базовую карту под ним. Вы сможете переключаться между прозрачной и непрозрачной версиями слоя когда захотите.

Метаданные для этого слоя объясняют, что этот он был создан на основании данных с радаров следующего поколения (NEXRAD), расположенных по всей территории Соединённых Штатов.

Эти радары посылают радиолокационные волны, которые отражаются от осадков. На основании того, какая часть сигнала от радара отражена, сколько времени понадобилось сигналу, чтобы вернуться к радару, и насколько сильно изменяется частота радара, радар может определить местоположение и интенсивность осадков. Области синего или светло-зелёного цвета обычно указывают на лёгкие дожди, а как более темные зелёные, жёлтые, оранжевые и красные цвета имеют тенденцию указывать на все более и более сильные дожди.

Данные не распространяются за пределы государственных границ США и обновляются каждые 4 минуты.

Оранжевые точки показывают наблюдаемый след тропического шторма. Черные точки и текст – прогнозируемый маршрут тропического шторма. Серая область указывает на возможную погрешность в прогнозе. Данные были собраны NOAA, но хранятся в ArcGIS Living Atlas. Слой обновляется каждые 15 минут.

Наконец, вы посмотрите на данные о скорости и направлении ветра.

Эти слои охватывают весь мир, хотя и не равномерно. Каждая стрелка или точка обозначает либо метеостанцию (на суше), либо метеобуй (на воде). Направление на территории указывает направление ветра, а цвет означает скорость.

Легенда указывает, какие цвета стрелок представляют какой диапазон скоростей ветра.

В настоящее время стиль этого слоя передает скорость и направление ветра, а также содержит несколько других полезных атрибутов, таких как температура и давление.

Откроется таблица. Он содержит всю атрибутивную информацию слоя. Таблица включает поля Air Temperature и Altimeter Pressure.

Для визуализации этих атрибутов слой Stations был клонирован дважды.

Давление на высотомере измеряется в миллибарах и является важным индикатором осадков и других погодных условий. Низкое давление заставляет воздух подниматься, охлаждаться и конденсироваться в дождевые облака. Высокое давление заставляет воздух стекать вниз и нагреваться. В северном полушарии воздух имеет тенденцию перемещаться против часовой стрелки вокруг системы низкого давления и по часовой стрелке вокруг системы высокого давления (и наоборот в южном полушарии). Атмосферное давление обычно колеблется в диапазоне от 1000 до 1030 миллибар, но если станции не предоставили никаких данных, указываются нули.

Температура в градусах по Фаренгейту показана в пяти классах данных. На приведенном в качестве примера изображении температура зависит от широты (у вас температуры могут отличаться). По крайней мере, в Соединённых Штатах самые высокие температуры на юге, а самые низкие - на севере. Однако корреляция между температурой и широтой не всегда соблюдается, и в некоторых штатах на одной и той же широте температуры очень разные.

Теперь, когда вы исследовали все данные на карте, сохраните копию и начните анализировать.

• Для Названия введите Real-Time Weather Map и добавьте свои инициалы, чтобы карта была уникальной внутри вашей организации.
• В Теги введите Precipitation, Air Pressure, Hurricanes, Wind Speed и Wind Direction, затем нажмите Enter.
• В опции Краткая информация введите This map contains real-time weather data from NOAA.

Откроется карта, на которой будут показаны данные NOAA METAR о температуре воздуха на прилегающих территориях Соединенных Штатов. Похоже, что на температуру сильно влияет широта (ваша температура может отличаться). По крайней мере, в Соединённых Штатах самые высокие температуры на юге, а самые низкие - на севере. Однако корреляция между температурой и широтой не всегда соблюдается, и в некоторых штатах на одной и той же широте температуры очень разные.

Вы исследуете другие части света, чтобы увидеть, какие закономерности можно обнаружить.

Большая часть Западной Европы находится на одной широте с Канадой и северной частью США. Например, Лондон находится на той же широте, что и Ванкувер. Применимы ли к Европе широтные тренды, которые были очевидными в Соединённых Штатах?

Хотя ваша карта может отличаться, в Европе, как правило, теплее, чем в Соединённых Штатах. Почему так происходит? Есть ли какие-то другие особенности, которые вы видите при сравнении этих двух континентов?

В Восточной Азии гораздо меньше метеостанций, чем в США или Европе. Этот набор данных охватывает весь мир, но неравномерно. Прогнозы для районов с меньшим количеством погодных данных, вероятно, будут менее точными, чем для районов, где их много.

Австралия находится в Южном полушарии, поэтому ее времена года не такие, как в Северном Полушарии. Например, когда в Соединённых Штатах лето, в Австралии зима, и наоборот. Как сезонные колебания могут влиять на температуру?

Колорадо находится на окраине Скалистых гор. Западная половина штата гористая, а восточная – плоские равнины. Влияет ли высота на температуру?

• В каких областях больше всего данных? В каких их меньше всего?
• Назовите две области, где широта является наиболее вероятным объяснением наблюдаемой температуры.
• Назовите две области, в которых, вероятно, будут совсем разные температуры через три месяца. Назовите одну область, в которой, вероятно, через три месяца температура почти не изменится.
• Есть ли области, по причине высоты температура такова, что не объясняется широтой или сезонными колебаниями?
• Какое влияние могут оказать океаны и крупные водоемы на температуру? Каковы закономерности отличий температуры в прибрежных и внутренних районах на одной широте?
• Как температура там где вы живете, отличается от окрестностей? Соответствует ли зарегистрированная температура температуре, которую вы ощущаете в настоящее время? Если нет, то что могло вызвать разницу?

Далее вы вычислите статистику, чтобы узнать диапазон температур по всему миру.

Появится информационное окно для поля Air Temperature.

Ваши цифры будут отличаться, но диапазон температур обычно будет превышать 100 градусов по Фаренгейту, учитывая сезонные и широтные колебания по всему миру. Теперь надо найти самые жаркие и самые холодные области.

Таблица сортируется таким образом, чтобы сначала отображалась самая высокая температура.

Карта переместится к выбранной станции, которая в настоящее время оказалась самой жаркой в мире.

• Где находится эта станция?
• Почему на этой станции так жарко? Это в основном жарко из-за широты, высоты или времени года?

• Где находится эта станция?
• Почему на этой станции так холодно? Это в основном холодно из-за широты, высоты или времени года?

• В каких районах идёт дождь?
• Какие закономерности вы видите в данных о дождевых осадках?
• Насколько тесно связаны облака на спутниковых снимках и данные о дожде, полученные радаром?

• Где как правило выпадают осадки – там, где облака ярко-белые (холодные) или темно-серые (теплые)?

Как правило, теплые облака опускаются на землю и поглощают влагу в результате испарения. Когда они поднимаются, они становятся холоднее, и водяной пар конденсируется в жидкие капли. Это делает облако более тяжёлым, поэтому оно падает и выпускает жидкость в виде осадков.

• Взаимосвязаны ли скорость ветра и текущие осадки? Если да, то какая?
• Назовите две пространственные закономерности, которые вы заметили, касающиеся текущих скорости и направления ветра.

На нашем примере в южной части Луизианы и Миссисипи очень сильные дожди. Надписи для пространственных объектов точек замера скорости ветра указывают её в километрах в час. Хотя не все стрелки скорости ветра указывают в одном и том же направлении, общее направление – на север и восток. Если этот ветер сохранится, в городе Александрия штата Луизиана скоро может начаться дождь. Но как скоро?

На примере изображения указывающая на северо-восток стрелка со скоростью ветра 17 километров в час находится на расстоянии около 180 километров от Александрии. При таких темпах дождю потребуется более 10 часов, чтобы добраться до города. Кроме того, на других станциях в этом районе ветер не регистрируется, более медленный или более восточный. Возможно, что осадки пройдут к югу от города.

• Как далеко от рассматриваемого вами города выпадают осадки?
• Сколько времени потребуется, с учётом скорости и направления ветра, чтобы дождь добрался до города?
• Существуют ли другие ветра, которые могут увести дождь прочь от вашего города?
• В целом, насколько вероятно, что вы скажете, что в ваш город придёт дождь?

Ветер – не единственный фактор, который влияет на выпадение осадков. Давление также важно. Низкое давление заставляет воздух подниматься, охлаждаться и конденсироваться в дождевые облака. Высокое давление заставляет воздух стекать вниз и нагреваться. В северном полушарии воздух имеет тенденцию перемещаться против часовой стрелки вокруг системы низкого давления и по часовой стрелке вокруг системы высокого давления (и наоборот в южном полушарии).

На основе ваших спутниковых снимков, осадков и скорости ветра вы сможете предсказать, где давление высокое и низкое.

• Исходя из того, что вы только что узнали о давлении воздуха, как вы думаете, где в США самое высокое давление? Самое низкое?

Вы будете использовать инструмент Добавить скетч для отслеживания своих прогнозов.

Появится панель Скетч вместе с вертикальной строкой инструментов скетча.

Карта обновлена.

На изображении в качестве примера в качестве возможной области высокого давления центральная часть Нью-Мексико была выбрана из-за отсутствия осадков, низколежащих (темных) облаков и, общего направления ветра по часовой стрелке (хотя ветер не движется по часовой стрелке равномерно).

Далее вы обозначите области, где давление низкое

В нашем примере в качестве возможной области низкого давления была выбрана Луизиана. Здесь не только много осадков и высокие (белые) облака, но и ветра движутся против часовой стрелки.

Далее вы включите слой давления, чтобы увидеть, были ли ваши прогнозы точными.

• Насколько точны оказались ваши прогнозы?
• Обнаружились ли другие области высокого или низкого давления, которые вы не предсказали?
• Есть ли области высокого или низкого давления в местах, где вы не ожидали их обнаружить?
• В каких районах в скором времени возможны осадки, судя по данным об атмосферном давлении?

Появится окно для создания выражения Arcade. Вы создадите очень простое выражение. Оно вычтет температуру точки росы из температуры воздуха и получит разницу между двумя значениями. Затем определит, будет ли эта разница больше или меньше 4 градусов по Фаренгейту.

Если разница меньше 4, насыщение (и возможно осадки) близко. Если разница больше 4, насыщение маловероятно.

$feature.TEMP добавится в окно Выражение. В терминологии Arcade, это относится к полю Air Temperature.

Ваше выражение теперь вычитает температуру точки росы из температуры воздуха. Затем вы уточните выражение, чтобы определить, меньше ли разница, чем 4.

Полное выражение должно выглядеть так ($feature.TEMP - $feature.DEW_POINT) < 4.

Выражение сохранится, и карта автоматически стилизуется на его основе.

В карте два типа символов: false (красный) и true (синий). Созданное вами выражение возвращает «ложь», если разница между температурой воздуха и точкой росы больше 4. И «истину», если разница меньше 4. Синие точки показывают области, близкие к перенасыщению.

• Является ли ваше выражение разницы температуры с точкой росы хорошим способом прогнозирования осадков?
• Если вы выполнили задание повышенной сложности (см. Примечание на предыдущем шаге), какое выражение лучше прогнозирует осадки?
• На основании разницы температуры с точкой росы, в каких районы сейчас осадков нет, но может вскоре пойти дождь?

Трудно сравнивать разницу температуры с точкой росы и температуру воздуха одновременно, потому что слои существенно перекрываются. Другой способ сравнить их – подписать пространственные объекты. Вы сравните слой разницы температуры с точкой росы со слоем температуры воздуха в каждой точке.

Надписи имеют десятичные разряды. Вы измените их на 0 знаков после запятой, используя Arcade.

Round($feature.TEMP, 0)

Это выражение будет округлять поле Air Temperature до 0 десятичных знаков.

Десятичные знаки удаляются из надписей на карте.

В областях, где сгруппировано много точек (в нашем примере на картинке, область вокруг Финикса, штат Аризона), некоторые надписи могут не отображаться. Если вы увеличите масштаб, вы увидите все надписи.

• Близкий к насыщению воздух имеет тенденцию быть теплее или холоднее? Или нет такой корреляции?
• Как правило, ближе к каким областям выпадают осадки – к холодному воздуху, близкому к насыщенному или теплому воздуху?

• Active Hurricanes, Cyclones and Typhoons – Forecast Position
• Active Hurricanes, Cyclones and Typhoons – Observed Position
• Active Hurricanes, Cyclones and Typhoons – Forecast Track
• Active Hurricanes, Cyclones and Typhoons – Observed Track
• Active Hurricanes, Cyclones and Typhoons – Forecast Error Cone

На изображении в качестве примера показан тропический шторм Chalane возле Мадагаскара. Каждая оранжевая точка представляет наблюдаемое положение шторма в каждый день его существования.

• Судя по Observed Track, с какого типа шторма начался шторм Chalane? Стал ли он сильнее или слабее со временем? (В легенде символы ранжируются от самых слабых до самых сильных, причём Hurricane5 – самый сильный.)
• Судя по Forecast Position, каким штормом станет этот шторм в ближайшие несколько дней? Станет ли он сильнее или слабее, чем сейчас?

Тропический шторм Chalane начинался как относительно слабая тропическая депрессия, но в конечном итоге превратился в тропический шторм. По прогнозам, в ближайшие несколько дней он наберет силу, потенциально превратившись в ураган.

• Как быстро шторм движется в километрах в час? Он ускорился или замедлился с течением времени?

В зависимости от времени года и конкретного дня, в который вы проходите этот урок, у вас может не быть снимка с четким видом урагана. Если это так, используйте пример урагана Алсид, который произошел у побережья Мадагаскара в ноябре 2018 года, чтобы ответить на следующие вопросы:

• Можете ли вы увидеть ураган на снимке? Насколько он велик по сравнению с шириной линии следа от ураганов?
• Какова форма облачного покрова вокруг урагана?
• Если этот ураган обрушится на сушу, сколько территории он захватит?

Откроется окно Фильтр. Вы создадите простое выражение, чтобы отображались только объекты с именем California.

Выражение гласит: STATE_NAME is California.

Вы переместитесь к штату Калифорния, который теперь является единственным штатом, отображаемым в слое States.

В Калифорнии много метеостанций вдоль южного побережья (где расположены Лос-Анджелес и Сан-Диего) и в окрестностях залива Сан-Франциско. В целом количество станций, как правило, соответствует крупным населённым пунктам. Но в восточной и северной частях штата метеостанций гораздо меньше. Используя интерполяцию, вы сможете оценить температуру в этих областях.

Появится панель Интерполировать точки. Эта панель содержит опции для различных способов интерполяции.

Вы также можете решить, хотите ли вы оптимизировать процесс интерполяции для скорости или для точности. По умолчанию инструмент не имеет приоритета одного над другим, что хорошо для ваших целей. Но вы хотите изменить параметр так, чтобы интерполяция была отфильтрована по границам штата Калифорния.

Поскольку вы отфильтровали слой так, чтобы он показывал только Калифорнию, интерполированная поверхность будет также обрезана по границам Калифорнии.

Инструмент запустится, и слой добавится на карту. Ваш результат будет выглядеть иначе, чем наш пример.

• Есть ли связь между температурой и близостью к океану? Если да, то какая?
• В Калифорнии находятся одни из самых высоких и низких высот в США. Есть ли связь между температурой и рельефом? Попробуйте использовать базовую карту, которая показывает такие топографические объекты, как горы, чтобы помочь ответить на этот вопрос.
• Насколько хорошо ваша интерполированная поверхность соответствует данным температур с метеостанций?
• Инструмент Interpolate Points использует метод статистической интерполяции, называемый эмпирическим байесовским кригингом. На основании документации метода, насколько вы уверены в точности вашей интерполированной поверхности?
• В качестве дополнительного задания, попробуйте создать интерполированную поверхность для атмосферного давления или скорости ветра в Калифорнии (это можно сделать, изменив параметр Выберите поле для интерполяции инструмента Интерполировать точки). Какие закономерности вы видите в результатах? Чем эти закономерности отличаются от закономерностей, которые вы видите на интерполированной поверхности температуры?

• Сколько метеостанций в этом районе?
• Насколько вы уверены в прогнозируемой температуре поверхности здесь по сравнению с районом залива Сан-Франциско? Почему?
• Как вы думаете, стала бы интерполированная поверхность для этой области более точной, если бы включала данные с метеостанций в Орегоне и Неваде? Какая область или области в Калифорнии получили бы более точные интерполированные поверхности, если бы вы включили метеостанции из соседних штатов?
• В качестве дополнительного задания, попробуйте создать интерполированную температурную поверхность для штатов Калифорния, Невада, Орегон и Аризона (вы можете это сделать, добавив соответствующие выражения в фильтр слоя States). Какие отличия вы заметили?

• Если бы вы создали интерполированную поверхность страны Алжир, насколько вы были бы уверены в ней по сравнению с интерполированной поверхностью, которую вы создали для Калифорнии?
• Как вы думаете, какие области мира имеют наиболее точные интерполированные поверхности? А какие самые неточные?
• В качестве дополнительного задания, попробуйте создать интерполированную температурную поверхность для такой страны, как Алжир. Какой слой нужно добавить на карту, чтобы построить эту интерполированную поверхность? Где найти этот слой?

• Округа являются подразделениями штатов и они намного меньше. Сколько приблизительно метеостанций в одном округе?
• Можете ли вы быть уверены в интерполированной поверхности, которая была создана для одного округа?