Эта инфографика показывает многочисленные слои нашей атмосферы, простирающиеся от земли до космоса, и сравнивает охват нового набора данных с теми, которые доступны в настоящее время. Фото: Д.Кошин, К.Сато, С.Ватанабэ и К.Миядзаки, 2025/Прогресс в науке о Земле и планетах (PEPS)
Команда под руководством исследователей из Токийского университета создала набор данных всей атмосферы, что позволяет проводить новые исследования в ранее трудно поддающихся изучению регионах. Работа опубликована в журнале Progress in Earth and Planetary Science.
Используя новую систему ассимиляции данных под названием JAGUAR-DAS, которая сочетает в себе численное моделирование с данными наблюдений, команда создала почти 20-летний набор данных, охватывающий несколько уровней атмосферы от уровня земли до нижних краев космоса.
Возможность изучать взаимодействие этих слоев по вертикали и по всему миру может улучшить моделирование климата и сезонное прогнозирование погоды. Существует также потенциал для междисциплинарных исследований между учеными-атмосферниками и космическими учеными, чтобы изучить взаимодействие между космосом и нашей атмосферой и то, как оно влияет на нас на Земле.
Жаловаться на погоду и на синоптиков, когда они ошибаются, — популярное времяпрепровождение для многих. Но работа метеоролога непроста. Атмосфера многослойна, взаимосвязана и сложна, а глобальное изменение климата еще больше затрудняет прогнозирование как долгосрочных, так и внезапных экстремальных погодных явлений.
Чтобы помочь преодолеть эти растущие проблемы, исследователи создали набор данных всей атмосферы.
С сентября 2004 года по декабрь 2023 года он охватывает несколько уровней атмосферы от уровня земли до нижнего края космоса, примерно в 110 километрах над поверхностью Земли.
Область от 50 до 110 км (хотя точные диапазоны различаются) представляет особый интерес, поскольку она настолько сложна для изучения, что ранее ее называли «игноросферой». Этот регион слишком низок для спутников и слишком высок для наблюдения с помощью метеозондов, что приводит к нехватке данных и, следовательно, исследований.
Тем не менее, это захватывающая территория, характеризующаяся огромными глобальными атмосферными приливами и мелкомасштабными гравитационными волнами, которые влияют на ветер и температуру. Оно также играет важную роль в интенсивности воздействия явлений космической погоды.
«Набор данных JAWARA (JAGUAR-DAS Whole Neutral Atmосферный реанализ) является мощным исследовательским инструментом, который впервые позволяет количественно понять общую циркуляцию атмосферы и иерархическую структуру волн и вихрей в мезосферном слое (который находится выше стратосфере и примерно 50–90 км над поверхностью Земли) и нижнем термосферном слое (около 90–110 км над поверхностью Земли) атмосферы, включая игноросфера», — объяснил профессор Каору Сато из Токийского университета.
«Если мы сможем лучше понять эти слои, это улучшит нашу способность реагировать на изменение климата, продлит время сезонных прогнозов и улучшит наше понимание явлений космической погоды».
Команда разработала новую высокоскоростную систему усвоения данных JAGUAR-DAS в рамках международного проекта под руководством Сато.
Система интегрирует данные наблюдений в числовую модель, которая затем может предоставлять данные об атмосферных условиях. Полученный набор данных, получивший название JAWARA, позволяет провести детальный анализ общей циркуляции атмосферы и ее иерархической структуры.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте обновления о прорывах, инновациях и важных исследованиях — ежедневно или еженедельно.
«Модели общей циркуляции атмосферы, простирающиеся до нижнего края космоса, были разработаны лишь ограниченным числом исследовательских институтов по всему миру, включая наш собственный», — сказал Сато.
«Недавние исследования показывают, что экстремальные стратосферные явления могут начаться, по крайней мере, в верхней мезосфере. Поэтому количественное выяснение явлений в мезосфере и нижней термосфере чрезвычайно важно для прогнозирования погоды».
Набор данных теперь находится в открытом доступе, и команда намерена использовать его для изучения крупномасштабной циркуляции и иерархической структуры в атмосфере, а также вертикальных и межполушарных (т. е. между северным и южным полушарием) связей.
Они также надеются работать в сотрудничестве с космическими учеными над изучением взаимодействия между атмосферой и космосом, особенно мезосферой (где формируются самые высокие облака) и ионосферой (расположенной внутри термосферы и примерно в 60–300 км над поверхностью Земли, где находится множество спутников). основаны).
Информация от: Токийским университетом
