Вчені створили перший набір даних атмосфери Землі

Японські вчені зробили прорив у вивченні атмосфери Землі, створивши перший довгостроковий набір даних, що охоплює всю атмосферу планети до космосу. Цей унікальний проєкт покликаний пролити світло на маловивчені процеси, що відбуваються в газовій оболонці нашої планети, включаючи північне сяйво.

Досі деякі аспекти атмосфери Землі вивчалися безперервно та з неймовірною деталізацією. Мільйони метеостанцій у всьому світі, сотні метеорологічних зондів та літаків щодня надають вимірювання всієї тропосфери – нижнього шару атмосфери. Зонди також досягають нижньої частини стратосфери, шару над тропосферою. Обсяг даних, що генеруються цими вимірами, настільки великий, що робить сучасні моделі погоди практично безпомилковими.

Однак, якщо подивитися трохи вище, картина кардинально змінюється. Мезосфера, шар розрідженого повітря над стратосферою, що тягнеться майже до кордону з космосом, залишається практично невивченою. Про процеси в мезосфері відомо так мало, що цей регіон іноді називають «ігносферою» (англ. ignorance – незнання). Ця прогалина у знаннях є результатом недоступності ігносфери – вона занадто висока для стратосферних кульок і, як правило, занадто низька для дослідження приладами на супутниках на низькій навколоземній орбіті.

Команда дослідників із Токійського університету спробувала розв’язати цю проблему за допомогою комп’ютерного моделювання. Вони взяли рідкісні доступні вимірювання метеорологічних параметрів в ігносфері, отримані за допомогою зондувальних ракет і наземних радарів і лідерів, і ввели їх у нову систему асиміляції даних, яку вони розробили раніше. Асиміляція даних – це спосіб, який поєднує моделювання з прямими спостереженнями для прогнозування еволюції системи. Потім система була запрограмована на реконструкцію можливих процесів у мезосфері для заповнення прогалин.

Вчені використали модель для створення 19-річного масиву даних, що охоплює еволюцію всієї атмосфери до висоти 110 км. Потім вони використовували додаткові виміри мезосферних вітрів, отримані за допомогою наземних радарів, для перевірки деяких параметрів моделі, щоб переконатися у вірогідності її результатів. Набір даних охоплює період з вересня 2004 року по грудень 2023 року та дозволить вивчати та моделювати деякі явища, що відбуваються на великих висотах, включаючи північне сяйво.

Ігносфера — це атмосферний регіон, де відбуваються багато ефектів, пов’язаних з космічною погодою. Але існують і інші, менш помітні ефекти, які космічна погода надає на атмосферу. Наприклад, високоенергетичні сонячні частки можуть змінювати хімію озону і порушувати озоновий шар. Ці хвилі – це вихори, що виникають у всій атмосфері. Вони переносять енергію по всій земній кулі, тим самим впливаючи на кліматичні моделі. Однак по цей час кліматологи не могли детально розібратися і вивчити їх вплив. Джерело