Учені вивчають "ауру Землі": допоможе передбачити погоду і наслідки кліматичної кризи

Тропосферу часто вважають найближчим до поверхні Землі шаром атмосфери, однак насправді це не зовсім так. Найближчим до поверхні планети насправді є найнижчий шар тропосфери — планетарний прикордонний шар (PBL). У новому дослідженні вчені зосередилися на ньому, пише PHYS.org.

Дослідники десятиліття спостерігали за PBL і дійшли висновку, що саме він суттєво впливає на погоду поблизу поверхні планети. Автори дослідження з групи прикладних космічних систем Лабораторії Лінкольна Массачусетського інституту фізики дійшли висновку, що саме цей шар атмосфери, імовірно, здатний поліпшити прогнозування штормів, а також значно поліпшить кліматичні прогнози.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Планетарний прикордонний шар являє собою точку, де поверхня планети взаємодіє з атмосферою, зокрема обмінюється вологою і теплом, а отже саме тут відбуваються важливі процеси в розрізі глобальної зміни клімату. У PBL також живуть люди, і турбулентний рух аерозолів по всьому PBL важливий для якості повітря, що впливає на здоров'я людини.

Характеристики PBL важливі для прогнозування погоди та змін клімату, проте їх важко визначити за допомогою сучасних технологій. Останні чотири роки команда зосередила свою увагу на двох завданнях:

• використання машинного навчання для створення 3D-сканованих профілів атмосфери;
• чітке визначення вертикальної структури атмосфери для прогнозування посух.

У своєму дослідженні вчені використовували дані більш ніж десятирічної роботи над швидкими та оперативними алгоритмами нейронних мереж. Ці роботи охоплювали технологію спостереження за структурою опадів, інтенсивністю штормів, розміщенням тимчасових супутників і збирання даних про колообіг води на Землі та спостереження за температурою океану, опадами й теплою парою в атмосфері Землі.

Усі ці дані значно підвищують точність прогнозів, як порівняти з попередніми підходами. Алгоритми TROPICS допомагають отримувати дані, які використовуються для характеристики структур шторму, що швидко розвиваються, в режимі, близькому до реального часу, а алгоритми Aqua допомогли поліпшити моделі прогнозування, моніторинг посухи та прогнозування пожеж.

Попри те, що нові методи значно збільшили точність прогнозування, вчені вважають, що знадобляться нові методи "глибокого навчання", які б розглядали земну атмосферу над областю, що цікавить, як тривимірне зображення. У такий спосіб вченим вдасться краще деталізувати PBL.

Зазначимо, що глибоке розуміння PBL корисне для кращого розуміння клімату та погоди, однак воно також може бути використане для прогнозування посух. Автори дослідження зазначають, це особливо важливо сьогодні — в умовах кліматичної кризи, що нависла над Землею.

За словами вчених, цей покращений підхід із використанням нейронних мереж обіцяє продемонструвати прогнозування посухи, здатне перевершити можливості наявних індикаторів, і стати інструментом, на який вчені зможуть покластися в найближчі десятиліття.

Раніше Фокус писав про те, що вчені розповіли, скільки тектонічних плит покриває поверхню Землі.