Ученые изучают "ауру Земли": поможет предсказать погоду и последствия климатического кризиса
В новом исследовании ученые сосредоточились на изучении ближайшего к поверхности слоя атмосферы — что в нем особенного.
Тропосферу часто считают ближайшим к поверхности Земли слоем атмосферы, однако на самом деле это не совсем так. Наиболее близким к поверхности планеты в действительности является самый нижний слой тропосферы — планетарный пограничный слой (PBL). В новом исследовании ученые сосредоточились на нем, пишет PHYS.org.
Исследователи десятилетие наблюдали за PBL и пришли к выводу, что именно он оказывает существенное влияние на погоду вблизи поверхности планеты. Авторы исследования из группы прикладных космических систем Лаборатории Линкольна Массачусетского института физики пришли к выводу, что именно этот слой атмосферы, вероятно, способен улучшить прогнозирование штормов, а также значительно улучшит климатические прогнозы.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
Планетарный пограничный слой представляет собой точку, где поверхность планеты взаимодействует с атмосферой, в том числе обменивается влагой и теплом, а значит именно здесь происходят важные процессы в разрезе глобального изменения климата. PBL также живут люди, и турбулентное движение аэрозолей по всему PBL важно для качества воздуха, которое влияет на здоровье человека.
Характеристики PBL важны для прогнозирования погоды и изменений климата, однако их трудно определить с помощью современных технологий. Последние четыре года команда сосредоточила свое внимание на двух задачах:
- использование машинного обучения для создания 3D-сканированных профилей атмосферы;
- четкое определение вертикальной структуры атмосферы для прогнозирования засух.
В своем исследовании ученые использовали данные более чем десятилетней работы над быстрыми и оперативными алгоритмами нейронных сетей. Эти работы включали в себя технологию наблюдения за структурой осадков, интенсивностью штормов, размещением временных спутников и сборе данных о круговороте воды на Земле и наблюдении за температурой океана, осадками и теплым паром в атмосфере Земли.
Все эти данные значительно повышают точность прогнозов в сравнении с предыдущими подходами. Алгоритмы TROPICS помогают получать данные, которые используются для характеристики быстро развивающихся структур шторма в режиме, близком к реальному времени, а алгоритмы Aqua помогли улучшить модели прогнозирования, мониторинг засухи и прогнозирование пожаров.
Несмотря на то, что новые методы значительно увеличили точность прогнозирования, ученые считают, что потребуются новые методы "глубокого обучения", которые бы рассматривали земную атмосферу над интересующей областью как трехмерное изображение. Таким образом ученым удастся лучше детализировать PBL.
Отметим, что глубокое понимание PBL полезно для лучшего понимания климата и погоды, однако оно также может быть использовано для прогнозирования засух. Авторы исследования отмечают, это особенно важно сегодня — в условиях климатического кризиса, нависшего над Землей.
По словам ученых, этот улучшенный подход с использованием нейронных сетей обещает продемонстрировать прогнозирование засухи, способное превзойти возможности существующих индикаторов, и стать инструментом, на который ученые смогут положиться в ближайшие десятилетия.
Ранее Фокус писал о том, что ученые рассказали, сколько тектонических плит покрывает поверхность Земли.