Radar bedre end vejrballon til måling af grænselag

Forbedring af prognoser for en lang række alvorlige vejrhændelser kan være mulig takket være en mere omfattende metode til måling af Jordens grænselagsdybde, udviklet af Penn State-forskere.

Grænselaget er det atmosfærelag, der er tættest på Jorden, mindre end en mil fra overfladen. Fordi det er det lag, der er mest påvirket af konvektionsvarmen fra jordens overflade, det er ansvarligt for pludselige vejrskift såsom tordenvejr.

Grænselaget har fået sit navn, fordi det fanger ting som forurening, smog, røg fra skovbrande, og andre luftbårne partikler stiger højere i atmosfæren. Når solen varmer jordens overflade, det varmer også luften. Denne varme luft stiger, uddybning af grænselaget.

I forskning offentliggjort i Journal of Atmospheric and Oceanic Technology , forskere demonstrerede, hvordan 159 aktuelt fungerende vejrradarer kunne, i realtid, sporgrænselagsdybde, som konstant ebber og flyder. Det er vigtigt, fordi grænselagets dybde i øjeblikket måles to gange dagligt ved at opsende vejrballoner fra omkring 100 steder i hele landet.

Ud over at blive indsamlet i realtid, radarmålinger giver en mere fuldstændig analyse af grænselaget ved at sende lodrette og vandrette impulser til at logge, hvis der er sne, regn eller insekter er til stede.

Unøjagtigheder i grænselagsvurdering fører til væsentlige fejl i prognoser, sagde John Banghoff, kandidatstuderende i meteorologi, Penn State. Banghoff sagde, at disse unøjagtigheder fører til dårlige prognoseresultater.

"Hvis vi kan forbedre nøjagtigheden af ​​de oprindelige oplysninger, det vil få en bedre prognose i fremtiden, " sagde Banghoff. "Grænselagsestimater falder med en faktor to i de fleste modeller, hvilket er meget væsentligt. Hvis du har 200 procent fejl i din model, det kommer ikke til at gøre et særlig godt stykke arbejde."

Ud over modellering af hårdt vejr, forståelse af grænselagets dybde kunne forbedre modeller for luftforurening og naturbrandsprognoser. En rapport fra 2009 fra National Research Council fremhævede begrænsninger af grænselagsdybdeovervågning som en stor bekymring, med henvisning til, at andre overvågningsmetoder bør undersøges.

Forskere brugte Weather Surveillance Radar-1988 Doppler (WSR-88D) radar i Central Oklahoma til at teste radars evne til at vurdere grænselagdybde. Banghoff sagde, at radarerne tilbød bedre rumlig opløsning end vejrballoner og var lige så nøjagtige til at forudsige grænselagets dybde, baseret på resultaterne af denne undersøgelse. Disse metoder blev også testet i otte forskellige regioner over hele landet, på steder som Minnesota i februar til Arizona i august, demonstrerer denne metodes sæsonbestemte pålidelighed.

"Vi viste, at vejrballonerne, som er basislinjen, sammenligne ret godt med radarobservationerne. Da vi fandt ud af, at radaren tilbød nøjagtig information, vi begyndte at bruge radardata til at spore grænselagets dybde i løbet af dagen."

Forskere planlægger derefter at bruge disse nyligt fremskaffede radardata til at passe ind i modeller, for at se, om realtidsdataene forbedrer modellerne. De vil bruge mere end fire års arkiverede data til yderligere at udforske og forfine modellerne.

Varm luft skaber en hætte på atmosfæren, fanger køligere luft nedenunder. Under hårde vejrbegivenheder, Banghoff sagde, luften nedenunder vil varme op og gennembore den hætte, skaber massive cumulonimbus stormskyer.

Banghoff sagde, at et lignende fænomen kan observeres på jordens overflade under tågehændelser, hvor dråber af køligt, fugtig luft fanges af den varmere luft ovenfra.

"Det er en slags dunkel ting, "Banghoff sagde." Folk ved ikke, hvad grænselaget er, men når du sætter det i sammenhæng med naturbrande og luftforurening og alvorlig stormprognose, har det stor relevans. "