东京大学的研究团队开发了一个涵盖整个大气的综合数据集,为对之前难以研究的领域进行调查铺平了道路。他们利用了一种先进的数据同化系统,称为JAGUAR-DAS,该系统将数值模型与真实世界的观测数据相结合。此倡议导致了一个稳定的数据集,涵盖了近20年的时间,捕捉了从地面到外层空间下部的多个大气层。通过研究这些层如何在垂直和全球范围内相互作用,研究人员旨在提高气候模型并改善季节性天气预测。此外,这个数据集为大气和空间科学家之间的合作研究打开了大门,探索空间现象与我们大气之间的联系,以及它们对地球上的生命的影响。
许多人喜欢抱怨天气,尤其是在天气预报不准确的时候。然而,气象学家在工作中面临着重大挑战。大气是一个复杂且相互关联的系统,而全球气候变化使得预测长期趋势和突发极端天气事件更加困难。
为了应对这些日益增长的挑战,研究人员开发了一个捕捉整个大气的数据集。该数据集涵盖了2004年9月至2023年12月的时间,包含了各种大气层级,从地面延伸至约110公里的高度。一个特别引人注目的领域是50公里到110公里的层级,通常被称为“无知层”,由于其复杂的挑战而得名。这个区域对于卫星来说太低,对于气象气球来说又太高,导致缺乏数据和研究。尽管如此,它因其显著的全球大气潮汐和小尺度重力波而显著,这些因素影响着风和温度动态以及空间天气事件的影响。
东京大学的佐藤教授评论道:“JAWARA(JAGUAR-DAS整体中性大气再分析)数据集作为一个强大的研究工具,使我们能够定量理解大气的一般环流和中层大气层(地球上方50-90公里)及下热层(地球上方90-110公里)内复杂的波动和涡旋,包括无知层。深入理解这些大气层将增强我们应对气候变化的能力,提高季节预测的准确性,并丰富我们对空间天气的理解。”
JAGUAR-DAS系统是在佐藤教授领导的国际合作项目中开发的。该高速数据同化系统将观测数据融入数值模型,以产生大气条件数据。所产生的数据集,称为JAWARA,允许对大气环流及其层次结构的深入分析。
佐藤指出:“能够扩展到空间下缘的大气一般环流模型,全球仅有少数研究机构包括我们创造了它们。最近的研究表明,极端现象可能源于上中层大气。因此,准确理解中层大气和下热层事件对于有效的天气预报至关重要。”
该数据集现在已经向公众开放,团队计划利用它来研究大规模大气环流及其结构层级,包括垂直和半球间的相互作用。他们还希望与空间科学家合作,探索大气与外层空间之间的动态,重点关注中层大气(最高云层形成的层次)和离子层(位于热层中,约60-300公里的高度,众多卫星在此运行)。