การพยากรณ์อากาศที่ดีขึ้นผ่านการดูดซึมข้อมูลไอโซโทปของดาวเทียม

ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในScientific Reportsทีมวิจัยที่นำโดยสถาบันวิทยาศาสตร์อุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยโตเกียว รายงานว่าความแม่นยำในการพยากรณ์อากาศสามารถปรับปรุงได้หลายเปอร์เซ็นต์ หากการสังเกตการณ์ดาวเทียมขององค์ประกอบไอโซโทปไอน้ำรวมอยู่ในแบบจำลองการไหลเวียนทั่วไป . ไอโซโทปของไฮโดรเจนและออกซิเจนที่แตกต่างกันทำให้โมเลกุลของน้ำแต่ละโมเลกุลหนักขึ้นหรือเบาลง และกระบวนการทางสภาพอากาศ เช่น การระเหยและการตกตะกอนจะมีอิทธิพลต่อการกระจายตัวของไอโซโทปเหล่านี้ ไอโซโทปเหล่านี้มีศักยภาพในการเปิดเผยระบบสภาพอากาศ แต่โดยทั่วไปมักถูกละเลยในแบบจำลองทางอุตุนิยมวิทยา เนื่องจากข้อมูลไอโซโทปค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับการวัดสภาพอากาศทั่วไป เช่น อุณหภูมิและความเร็วลม อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีดาวเทียมทำให้สามารถเติมเต็มช่องว่างนี้และปรับปรุงความสามารถในการพยากรณ์ได้ สำหรับการศึกษานี้ นักวิจัยใช้ข้อมูลไอโซโทปไอน้ำจากเครื่องอินเทอร์เฟอโรเมตริกเสียงบรรยากาศอินฟราเรด (IASI) ซึ่งเป็นสเปกโตรมิเตอร์บนดาวเทียมที่สังเกตข้อมูลไอน้ำในบรรยากาศชั้นกลางระหว่าง 60°S ถึง 60°N สองครั้งต่อวัน ใช้การวัดจากระดับความสูง 4.5 กม. เนื่องจากระดับความสูงนี้เป็นจุดที่การวัด ไอโซโทป มีความน่าเชื่อถือมากที่สุด Masataka Tada ผู้เขียนคนแรกของการศึกษาอธิบายว่า "ตัวกรอง Kalman แปลงทั้งมวลในท้องถิ่นถูกใช้เพื่อรวมข้อมูล IASI เข้ากับแบบจำลองการพยากรณ์" "จุดข้อมูลเกือบ 230,000 จุดที่วัดได้ในช่วงเดือนเมษายน 2013 ถูกนำมาใช้ในการทดลองการดูดซึม เราใช้ Global Spectral Model (IsoGSM) ที่ประกอบด้วยไอโซโทปเป็นแบบจำลองการพยากรณ์" มีการทดลองเพื่อพิจารณาว่าการรวมข้อมูลไอโซโทปเหล่านี้ส่งผลต่อการสร้างแบบจำลองของตัวแปรสภาพอากาศอื่น ๆ ทั้งในระดับโลกและระดับท้องถิ่นอย่างไร การทดลองทั่วโลกแสดงให้เห็นถึงทักษะการสร้างแบบจำลองที่ดีขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในละติจูดกลางและในซีกโลกเหนือ ตัวแปรสภาพอากาศส่วนใหญ่แสดงแบบจำลองที่ดีขึ้น โดยเฉพาะอุณหภูมิของอากาศและความชื้นจำเพาะ ในการทดสอบแบบจำลองในพื้นที่ท้องถิ่น นักวิจัยได้ตรวจสอบเหตุการณ์ความกดอากาศต่ำเหนือประเทศญี่ปุ่นที่เกิดขึ้นเมื่อเดือนเมษายน พ.ศ. 2556 เมื่อรวมข้อมูลไอโซโทปของไอน้ำ แบบจำลองจะสามารถจำลองรูปแบบความดันโดยรวมของเหตุการณ์นี้ได้ดีขึ้น Kei Yoshimura ผู้เขียนอาวุโสและผู้เขียนที่เกี่ยวข้องกล่าวว่า "การศึกษาของเราเป็นการศึกษาครั้งแรกที่รวบรวมการสังเกตไอโซโทปของไอน้ำจากดาวเทียมจริงด้วยแบบจำลองการไหลเวียนทั่วไป และตรวจสอบผลกระทบต่อการสร้างแบบจำลองของพลวัตทั้งระดับโลกและระดับท้องถิ่น ด้วยการปรับปรุงที่เราสังเกตได้ และด้วยความพร้อมใช้งานที่เพิ่มขึ้นของการวัดไอโซโทปดาวเทียม เราคาดว่าจะมีการปรับปรุงเพิ่มเติมในการพยากรณ์อากาศในอนาคตโดยอิงจากข้อมูลไอโซโทป"