Ein von Forschern der Universität Tokio geleitetes Team hat einen Datensatz der gesamten Atmosphäre erstellt, der die Durchführung neuer Forschungen in bisher schwer zu untersuchenden Regionen ermöglicht. Mit einem neuen Datenassimilationssystem namens JAGUAR-DAS, das numerische Modellierung mit Beobachtungsdaten kombiniert, erstellte das Team einen fast 20-jährigen Datensatz, der mehrere Ebenen der Atmosphäre vom Boden bis zu den unteren Rändern des Weltraums abdeckt. Die Möglichkeit, die Wechselwirkungen dieser Schichten vertikal und rund um den Globus zu untersuchen, könnte die Klimamodellierung und saisonale Wettervorhersage verbessern. Es besteht auch Potenzial für interdisziplinäre Forschung zwischen Atmosphären- und Weltraumwissenschaftlern, um das Zusammenspiel zwischen dem Weltraum und unserer Atmosphäre und deren Auswirkungen auf uns auf der Erde zu untersuchen.
Sich über das Wetter und über Wettervorhersager zu beschweren, wenn sie etwas falsch machen, ist für viele ein beliebter Zeitvertreib. Doch die Arbeit eines Meteorologen ist nicht einfach. Unsere Atmosphäre ist vielschichtig, vernetzt und komplex, und der globale Klimawandel macht es noch schwieriger, sowohl langfristige als auch plötzliche extreme Wetterereignisse vorherzusagen.
Um diese zunehmenden Herausforderungen zu bewältigen, haben Forscher einen Datensatz der gesamten Atmosphäre erstellt. Sie erstreckt sich von September 2004 bis Dezember 2023 und erstreckt sich über mehrere Ebenen der Atmosphäre vom Boden bis zum unteren Rand des Weltraums, etwa 110 Kilometer über der Erdoberfläche. Besonders interessant ist die Region zwischen etwa 50 km und 110 km (obwohl die genauen Entfernungen variieren), da sie bekanntermaßen so schwer zu untersuchen ist, dass sie früher als „Ignorosphäre“ bezeichnet wurde. Diese Region liegt zu niedrig für Satelliten und zu hoch für die Beobachtung mit Wetterballons, was zu einem Mangel an Daten und damit zu einem Mangel an Forschung führt. Es handelt sich jedoch um ein faszinierendes Gebiet, das durch riesige globale atmosphärische Gezeiten und kleine Schwerewellen gekennzeichnet ist, die Wind und Temperatur beeinflussen. Es spielt auch eine wichtige Rolle für die Intensität der Auswirkungen von Weltraumwetterereignissen.
„Der JAWARA-Datensatz (JAGUAR-DAS Whole neutral Atmosphere Reanalysis) ist ein starkes Forschungsinstrument, das es erstmals ermöglicht, die allgemeine atmosphärische Zirkulation und die hierarchische Struktur von Wellen und Wirbeln in der mesosphärischen Schicht (die sich darüber befindet) quantitativ zu verstehen der Stratosphäre und etwa 50–90 km über der Erdoberfläche) und der unteren thermosphärischen Schicht (etwa 90–110 km über der Erdoberfläche) der Atmosphäre, einschließlich der Ignoranz“, erklärte Professor Kaoru Sato von der Universität Tokio. „Wenn wir diese Schichten besser verstehen könnten, würde dies unsere Fähigkeit verbessern, auf den Klimawandel zu reagieren, die Vorlaufzeit saisonaler Vorhersagen verlängern und unser Verständnis von Weltraumwetterphänomenen verbessern.“
Das Team entwickelte sein neues Hochgeschwindigkeits-Datenassimilationssystem JAGUAR-DAS im Rahmen eines internationalen Projekts unter der Leitung von Sato. Das System integriert Beobachtungsdaten in ein numerisches Modell, das dann Daten über atmosphärische Bedingungen liefern kann. Der resultierende Datensatz mit dem Namen JAWARA ermöglicht eine detaillierte Analyse der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre und ihrer hierarchischen Struktur.
„Atmosphärische allgemeine Zirkulationsmodelle, die bis zum unteren Rand des Weltraums reichen, wurden nur von einer begrenzten Anzahl von Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt entwickelt, einschließlich unserer eigenen“, sagte Sato. „Aktuelle Studien deuten darauf hin, dass extreme stratosphärische Phänomene zumindest in der oberen Mesosphäre beginnen können. Daher ist die quantitative Aufklärung von Phänomenen in der Mesosphäre und unteren Thermosphäre für die Wettervorhersage äußerst wichtig.“
Der Datensatz ist jetzt öffentlich verfügbar und das Team beabsichtigt, damit die großräumige Zirkulation und die hierarchische Struktur in der Atmosphäre sowie vertikale und interhemisphärische (dh zwischen der nördlichen und südlichen Hemisphäre) Kopplungen zu untersuchen. Sie hoffen auch, in Zusammenarbeit mit Weltraumwissenschaftlern die Wechselwirkungen zwischen der Atmosphäre und dem Weltraum zu untersuchen, insbesondere der Mesosphäre (wo sich die höchsten Wolken bilden) und der Ionosphäre (innerhalb der Thermosphäre und etwa 60–300 km über der Erdoberfläche, wo sich viele Satelliten befinden). basieren).
