Группа под руководством исследователей из Токийского университета создала набор данных по всей атмосфере, что позволило провести новые исследования в ранее труднодоступных для изучения регионах. Используя новую систему усвоения данных JAGUAR-DAS, которая объединяет численное моделирование с данными наблюдений, группа создала почти 20-летний набор данных, охватывающий несколько уровней атмосферы от уровня земли до нижних границ 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, изучающими атмосферу, и учеными, изучающими космос, чтобы изучить взаимодействие между космосом и нашей атмосферой и то, как оно влияет на нас на Земле.
Жалобы на погоду и на синоптиков, когда они ошибаются, — популярное времяпрепровождение для многих. Но работа метеоролога не из легких. Наша 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 по всей атмосфере. Начиная с сентября 2004 года по декабрь 2023 года, он охватывает несколько уровней атмосферы от уровня земли до нижней границы космоса, примерно в 110 километрах над поверхностью Земли. Область между примерно 50 км и 110 км (хотя точные диапазоны различаются) представляет особый интерес, поскольку она настолько известна своей сложностью изучения, что ранее ее называли «игноросферой». Эта область слишком низка для спутников и слишком высока для наблюдений с помощью метеозондов, что приводит к нехватке данных и, следовательно, исследований. Тем не менее, это увлекательная область, характеризующаяся обширными глобальными атмосферными приливами и мелкомасштабными гравитационными волнами, которые влияют на ветер и температуру. Она также играет важную роль в интенсивности воздействия космических погодных явлений.
«Набор данных JAWARA (JAGUAR-DAS Whole neutral Atmosphere Reanalysis) — это мощный исследовательский инструмент, который впервые позволяет количественно понять общую циркуляцию атмосферы и иерархическую структуру волн и вихрей в мезосферном слое (который находится выше стратосферы и примерно в 50–90 км над поверхностью Земли) и нижнем термосферном слое (примерно в 90–110 км над поверхностью Земли) атмосферы, включая игноросферу», — пояснил профессор Каору Сато из Токийского университета. «Если мы сможем лучше понять эти слои, это улучшит нашу способность реагировать на изменение климата, увеличит время выполнения сезонных прогнозов и улучшит наше понимание явлений космической погоды».
Команда разработала свою новую высокоскоростную систему усвоения данных JAGUAR-DAS в рамках международного проекта под руководством Сато. Система интегрирует данные наблюдений в числовую модель, которая затем может производить данные об атмосферных условиях. Полученный набор данных, названный JAWARA, позволяет выполнять подробный анализ общей циркуляции атмосферы и ее иерархической структуры.
«Модели общей циркуляции атмосферы, которые охватывают нижнюю границу космоса, были разработаны лишь ограниченным числом исследовательских институтов по всему миру, включая наш собственный», — сказал Сато. «Недавние исследования показывают, что экстремальные стратосферные явления могут начинаться по крайней мере в верхней мезосфере. Поэтому количественное объяснение 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 для изучения взаимодействия между атмосферой и космосом, в частности мезосферой (где формируются самые высокие облака) и ионосферой (расположенной внутри термосферы и примерно в 60-300 км над поверхностью Земли, где базируются многие спутники).
