Ανίχνευση ατμοσφαιρικών ποταμών με δορυφορικές παρατηρήσεις

Ατμοσφαιρικά ποτάμια, νήματα έντονης μεταφοράς υγρασίας στην ατμόσφαιρα, μπορούν πλέον να ανιχνευθούν αυτόματα σε δορυφορικές παρατηρήσεις. Εικόνα: NOAA

Τα ατμοσφαιρικά ποτάμια (ARs) είναι νήματα έντονης μεταφοράς υγρασίας στην ατμόσφαιρα. Αυτά τα καιρικά συστήματα οδηγούν ένα μεγάλο μέρος των ακραίων βροχοπτώσεων στις παράκτιες περιοχές. Η ανίχνευση AR σε δορυφορικές παρατηρήσεις ήταν από καιρό μια πρόκληση λόγω της έλλειψης πληροφοριών ανέμου. 

Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Journal of Geophysical Research: Atmospheres , οι επιστήμονες εξήγαγαν μια προσέγγιση του τρισδιάστατου (3D) αιολικού πεδίου με βάση τη χωρική κατανομή της θερμοκρασίας που βασίζεται σε δορυφόρους.

Συνδυάζοντας αυτά τα κατά προσέγγιση τρισδιάστατα δεδομένα με την υγρασία που παρατηρείται από τον δορυφόρο, οι επιστήμονες δημιούργησαν —για πρώτη φορά— μια μέθοδο ανίχνευσης AR μέσω δορυφορικών παρατηρήσεων. Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο που αναπτύχθηκε πρόσφατα, οι επιστήμονες παρήγαγαν το πρώτο δορυφορικό σύνολο σχεδόν παγκόσμιων δεδομένων AR.

Οι επιστήμονες έχουν εδώ και καιρό ανιχνεύσει τα AR χρησιμοποιώντας δεδομένα από προσομοιώσεις αριθμητικών μοντέλων. Η χρήση δορυφορικών παρατηρήσεων θα τους έδινε μια σφαιρική εικόνα των AR σε πραγματικό χρόνο βασισμένη αποκλειστικά σε παρατηρήσεις, κάτι που ήταν πιο επιθυμητό, ​​αλλά τέτοιες πληροφορίες ήταν απρόσιτες λόγω της έλλειψης αντίστοιχων δεδομένων ανέμου.

Τώρα, χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο για την προσέγγιση των τρισδιάστατων δεδομένων ανέμου μέσω δορυφόρων, οι επιστήμονες μπορούν να ανιχνεύσουν αυτόματα τα AR χρησιμοποιώντας δορυφορικές παρατηρήσεις και έχουν δημιουργήσει ένα σύνολο δεδομένων AR αναφοράς για σχεδόν ολόκληρη την υδρόγειο. Επιπλέον, η αξιολόγησή τους για τα υπάρχοντα δεδομένα AR δείχνει ότι οι εκ νέου αναλύσεις υπερεκτιμούν τη συχνότητα της βροχόπτωσης που παράγεται σε AR αλλά υποτιμούν την έντασή της.

Στη μελέτη τους, οι επιστήμονες ανέπτυξαν έναν σχεδόν παγκόσμιο αλγόριθμο ανίχνευσης AR που ενσωματώνει τρισδιάστατες πληροφορίες ανέμου από δορυφορικές παρατηρήσεις, παρέχοντας μια πολύ πιο ακριβή εικόνα των επικείμενων ακραίων καιρικών φαινομένων σε όλο τον κόσμο. Ο νέος αλγόριθμος συνδυάζει τόσο το πεδίο υγρασίας όσο και τις πληροφορίες ανέμου, δηλαδή δύο βασικούς παράγοντες που καθορίζουν το AR, από δορυφόρους. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τη νέα μέθοδο ανίχνευσης για να δημιουργήσουν το πρώτο δορυφορικό σύνολο δεδομένων AR.

Χρησιμοποιώντας αυτό το νέο σύνολο δεδομένων ως σημείο αναφοράς, οι επιστήμονες μαθαίνουν τις ελλείψεις προηγούμενων αναλύσεων AR, όπως το πλάτος των ARs, και είπαν ότι τα ευρήματα μπορούν να βοηθήσουν στη βελτίωση της αναπαράστασης των ARs και της σχετικής βροχόπτωσης σε επανααναλύσεις και κλιματικά μοντέλα. Καθώς η ποιότητα των δορυφορικών παρατηρήσεων συνεχίζει να βελτιώνεται, η μεθοδολογία που παρουσιάζεται εδώ μπορεί να εφαρμοστεί σε άλλες δορυφορικές παρατηρήσεις για την ανάπτυξη στατιστικών AR υψηλότερης ανάλυσης ή υψηλότερης συχνότητας.

Γεωδίφης με πληροφορίες από  το Pacific Northwest National Laboratory,NOAA

Περισσότερα,

Weiming Ma et al, Evaluating the Representations of Atmospheric Rivers and their Associated Precipitation in Reanalyses With Satellite Observations, Journal of Geophysical Research: Atmospheres (2023). DOI: 10.1029/2023JD038937

https://phys.org/news/2024-02-atmospheric-rivers-satellite.html