Тяжелая вода помогает сделать прогноз погоды более точным — ученые

Прогнози погоди ґрунтуються на багатьох різноманітних видах даних, зокрема на даних про температуру, вологість та вітер. Учені з Токійського університету (Японія), продемонстрували, що давно теоретично передбачене вдосконалення прогнозування погоди шляхом додавання даних про ізотопи води в атмосфері насправді працює.

Про це повідомляє прес-служба вишу.

Дослідження показало, що включення супутникових вимірювань ізотопів водяної пари в моделі погоди:

• покращує прогнози атмосферних умов на строк до п’яти днів;
• зокрема забезпечує точніші прогнози сильних опадів у багатьох регіонах.

Ізотопи — це альтернативні форми атомів, у яких кількість нейтронів відрізняється від кількості, що міститься у типовому атомі. Це означає, що ізотопи часто важчі за свої атомні аналоги, а у випадку з водою утворюють так звану «важку воду».

Вже деякий час відомо, що важка вода існує в атмосфері у таких формах, як вода з важким ізотопом водню або з важким ізотопом кисню. Також відомо, що процес їх випаровування та конденсації дещо відрізняється від звичайного.

Ізотопи води в природі зустрічаються у дуже малих кількостях. Їх відносна концентрація дещо змінюється під час таких процесів, як випаровування та конденсація. Використовуючи ці зміни, ми можемо отримати інформацію про те, звідки походить вода і що з нею відбувалося на цьому шляху, — зазначають дослідники.

У цьому дослідженні учені включили супутникові спостереження за співвідношеннями ізотопів водяної пари в метеорологічну модель, використовуючи техніку, яка називається асиміляцією даних.

Ми виявили, що ця додаткова інформація покращила наші оцінки основних атмосферних умов, таких як вітри, температура та водяна пара, що, у свою чергу, дозволило отримати точніші прогнози погоди, — розповіли учені.

Проте дані про ізотопи води в атмосфері самі по собі не дозволяють визначити, які саме атмосферні змінні, такі як температура, вітер чи вологість, відповідають за той чи інший ізотопний сигнал. Реальні спостереження також містять невизначеності та фактори впливу, які ще не до кінця зрозумілі, а це означає, що просте додавання більшої кількості даних до моделей не призводить автоматично до кращих прогнозів.

Тому ученим довелося розробити спосіб розрізнення ізотопних сигналів та перетворення їх на атмосферні змінні, що використовуються у прогнозуванні погоди.

Це перше дослідження, яке продемонструвало, що інформація про ізотопи водяної пари може покращити прогнози погоди в умовах, близьких до реальних оперативних прогнозів. Але це не те, що можна впровадити за одну ніч. У нас досі дуже мало даних про ізотопи в режимі реального часу, а сучасні оперативні прогнозні моделі не розраховані на їх використання, — зауважують дослідники.

Тож наступне завдання учених — розробити більш точні супутникові спостереження за ізотопами водяної пари та інтегрувати їх у оперативні системи прогнозування погоди, щоб зробити щоденні прогнози надійнішими.

Щоб спостереження за ізотопами стали частиною щоденного прогнозування погоди, значні обсяги даних потрібно буде обробляти в режимі реального часу, — наголошується у статті. — З огляду на постійне зниження вартості запуску супутників … дедалі ймовірніше, що необхідні дані незабаром стануть доступними для дослідників, розробників кліматичних моделей і навіть ведучих прогнозів погоди.