Ученые из Университета Аризоны разработали новый способ измерения ветра
Алгоритм измерения скорости ветра с помощью данных о движении водяного пара, полученных от двух спутников Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), федерального агентства по прогнозированию погоды США, разработали исследователи Университета Аризоны, 14 апреля сообщает сайт новостей науки EurekAlert со ссылкой на пресс-службу университета.
Знание скорости и направления ветров в атмосфере Земли дает возможность прогнозировать погоду и предсказывать экстремальные явления, такие как ураганы и штормы.
В исследовании, которое провели ученые-аэрологи Университета Аризоны, впервые представлены данные о вертикальном распределении горизонтальных ветров над тропиками и средними широтами.
Соавтор исследования, директор Совместной группы по динамике климата и гидрометеорологии в Университете Аризоны Сюбинь Цзэн отметил, что ветер объединяет всё остальное в атмосфере, включая облака, аэрозоли, водяной пар, осадки и радиацию. Но до сих пор эти процессы остаются малоизученными.
По словам Цзэна, теперь, благодаря более продвинутым алгоритмам, исследователи смогли оценить параметры горизонтальных ветров не на одной высоте, но на разных высотах в одном и том же месте. «Десять лет назад это было невозможно», — указал Цзэн.
Он рассказал, что обычно измерение ветра может быть выполнено одним из трех способов. Первый — использование радиозонда, представляющего собой комплект аппаратуры, подвешенный под шаром шириной около 1,8 метра. Датчики радиозонда измеряют скорость и направление ветра, атмосферное давление, температуру и относительную влажность.
К недостатком этого способа относятся высокая стоимость таких зондов (от 400 до 500 долларов) и неравномерное распределение радиозондовых станций по земной территории — в Африке и тропических лесах Южной Америки их количество ограничено. Кроме того, их нет в океанах.
Другим способом измерения ветра является отслеживание движения верхней части облаков с помощью данных геостационарных спутников. Однако вершины облаков в основном находятся ниже трех (низкие облака) или выше семи (высокие облака) километров над поверхностью Земли. Поэтому информация о ветре между тремя и семью километрами над землей для этого метода обычно недоступна.
Третий способ — применение лидара, при котором точное измерение скорости ветра выполняется с помощью светового луча. Этим методом можно измерять движение ветра на разных высотах, но только в одной вертикальной «занавеске» и при направлении ветра, как правило, восток-запад, сообщил Цзэн.
В настоящее время для изучения качества воздуха и рассеивания вулканического пепла, на которые непосредственно влияет ветер, эксперты применяют модели прогнозирования погоды, а не используют прямые измерения ветра. Но результаты такого моделирования становятся неточными в случаях, когда идут дожди, пояснил Цзэн.
Поэтому в своем исследовании Цзэн и его команда не пользовались данными таких моделей, а использовали данные о движении водяного пара, полученные с помощью инфракрасного излучения двумя спутниками NOAA, которые двигались в одном направлении, разделенные 50-минутным интервалом.
Для улучшения изображений капелек водяного пара, полученных со спутников, ведущий автор исследования Амир Оуйед, член исследовательской группы Цзэна, применил алгоритмы машинного обучения.
Пока «разрешение данных грубое, с размером пикселя 100 километров. Это лишь демонстрация возможности нашей будущей спутниковой миссии, которую мы осуществим и в которой мы надеемся обеспечить разрешение в 10 километров», — рассказал Цзэн.
Цзэн и его команда намерены провести новую спутниковую миссию по измерению ветра, в которой они предполагают объединить спутниковые данные о движении водяного пара и данные ветрового лидара, чтобы обеспечить более высокую точность измерения ветра в целом.
