Bedre vejrudsigt gennem satellitisotopdata assimilering

Efterhånden som det globale klima fortsætter med at ændre sig, og ekstreme vejrbegivenheder i stigende grad truer regioner over hele verden, nøjagtige vejrudsigter bliver vigtigere end nogensinde.

I en ny undersøgelse offentliggjort i Videnskabelige rapporter , et forskerhold ledet af Institut for Industrividenskab, universitetet i Tokyo, rapporterer, at vejrudsigternes nøjagtighed kan forbedres med flere procentpoint, hvis satellitobservationer af vanddampisotopsammensætninger indarbejdes i en generel cirkulationsmodel.

Forskellige isotoper af brint og oxygen gør individuelle vandmolekyler tungere eller lettere, og vejrprocesser som fordampning og nedbør påvirker fordelingen af ​​disse isotoper. Disse isotoper har potentiale til at afsløre vejrsystemet, men er generelt blevet forsømt i meteorologiske modeller på grund af den relative knaphed på isotopdata sammenlignet med konventionelle vejrmålinger som temperatur og vindhastighed. Imidlertid, fremskridt inden for satellitteknologi har gjort det muligt at udfylde dette hul og forbedre forudsigelsesevnen.

Til denne undersøgelse, forskerne brugte vanddampisotopdata fra Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI), et satellitbaseret spektrometer, der observerer vanddampdata i midten af ​​troposfæren mellem 60°S til 60°N to gange om dagen. Målinger fra en højde på 4,5 km blev brugt, fordi denne højde var der, hvor isotopmålingerne var mest pålidelige.

"Et lokalt ensemble transformation Kalman-filter blev brugt til at assimilere IASI-dataene i prognosemodellen" forklarer førsteforfatter Masataka Tada. "Næsten 230, 000 datapunkter målt i løbet af april 2013 blev brugt i assimileringsforsøgene. Vi brugte den isotop-inkorporerede Global Spectral Model (IsoGSM) som prognosemodel."

Eksperimenter blev udført for at bestemme, hvordan inkorporering af disse isotopdata påvirkede modelleringen af ​​andre vejrvariabler på både global og lokal skala. Det globale eksperiment viste forbedrede modelfærdigheder, især på de midterste breddegrader og på den nordlige halvkugle. De fleste vejrvariable viste forbedret modellering, især lufttemperatur og specifik luftfugtighed.

For at teste modellen i lokale omgivelser, forskerne undersøgte en lavtrykshændelse over Japan, der fandt sted i april, 2013. Med vanddampisotopdata inkluderet, modellen var bedre i stand til at simulere det overordnede trykmønster for denne hændelse.

Den korresponderende forfatter Kei Yoshimura siger, "Vores er det første studie til at assimilere rigtige satellitobservationer af vanddampisotoper med en generel cirkulationsmodel og undersøge virkningerne på modelleringen af ​​både global og lokal dynamik. Med de forbedringer, vi observerede, og med den stigende tilgængelighed af satellitisotopmålinger, vi forventer yderligere forbedringer af vejrudsigten i fremtiden baseret på isotopdata."