Японские исследователи разработали первый полный атмосферный набор данных Земли: от поверхности до космического пространства

Исследователи из Японии сделали значительный шаг вперед в изучении земной атмосферы, разработав первый длительный набор данных, охватывающий всю воздушную оболочку планеты вплоть до космоса. Этот инновационный проект направлен на то, чтобы пролить свет на малоизученные процессы, происходящие в атмосфере, включая северное сияние.

На текущий момент многие аспекты земной атмосферы тщательно и непрерывно изучаются. Миллионы метеостанций по всему миру, сотни метеозондов и самолётов ежедневно предоставляют данные о тропосфере — самом нижнем слое земной атмосферы. Зонды также достигают нижней стратосферы, лежащей над тропосферой. Количество данных, генерируемых этими инструментами, столь велико, что это позволяет создавать практически безошибочные современные метеорологические модели.

Тем не менее, выше в атмосфере ситуация значительно изменяется. Мезосфера, расположенная над стратосферой и почти доходящая до границы с космосом, остаётся практически неисследованной. Из-за недостатка информации этот слой иногда называют «игносферой» (от англ. ignorance — незнание). Этот пробел в знаниях вызван труднодоступностью мезосферы для измерительных приборов на стратосферных шарах и её малой высотой для спутников на низкой орбите.

Группа учёных из Токийского университета предприняла попытки восполнить этот пробел, используя компьютерное моделирование. Они интегрировали редкие измерения параметров мезосферы, полученные с помощью ракет-зондов, наземных радаров и лидаров, в новую систему ассимиляции данных, разработанную ранее. Этот метод объединяет моделирование и непосредственные наблюдения для прогнозирования изменений в системе. Затем система была настроена для реконструкции процессов в мезосфере с целью заполнения пробелов в данных.

Используя модель, учёные создали 19-летний набор данных, анализирующий изменения атмосферы до высоты 110 километров. Впоследствии они применили дополнительные измерения ветров в мезосфере, полученные с наземных радаров, для проверки точности их модели.

Набор данных охватывает период с сентября 2004 года по декабрь 2023 года и предоставляет возможности для последующего изучения и моделирования высокоатмосферных явлений, включая северное сияние.

Игносфера — это зона атмосферы, где проявляются многие эффекты, связанные с космической погодой. Когда всплески заряженных частиц от Солнца достигают Земли, они взаимодействуют с разреженными газами на высоте, вызывая свечение, известное как полярное сияние. Однако существуют и менее заметные последствия, которые космическая погода оказывает на атмосферу. Например, высокоэнергетические солнечные частицы могут воздействовать на химические свойства озона, нарушая его слой. Известно также, что полярное сияние порой создаёт волны, распространяющиеся в нижние слои атмосферы.

Эти волны представляют собой вихревые потоки, переносящие энергию по всей земле, тем самым влияя на климатические модели. До недавнего времени климатологи не могли детально их изучить, однако благодаря новым данным ситуация может измениться.

Источник: iXBT