Un team guidato da ricercatori dell’Università di Tokyo ha creato un set di dati dell’intera atmosfera, consentendo di condurre nuove ricerche su regioni precedentemente difficili da studiare. Utilizzando un nuovo sistema di assimilazione dei dati chiamato JAGUAR-DAS, che combina la modellazione numerica con i dati osservativi, il team ha creato un set di dati durato quasi 20 anni che abbraccia più livelli dell’atmosfera dal livello del suolo fino ai bordi inferiori dello spazio. Essere in grado di studiare le interazioni di questi strati verticalmente e in tutto il mondo potrebbe migliorare la modellizzazione climatica e le previsioni meteorologiche stagionali. Esiste anche il potenziale per la ricerca interdisciplinare tra scienziati atmosferici e scienziati spaziali, per indagare l’interazione tra lo spazio e la nostra atmosfera e il modo in cui essa influisce su di noi sulla Terra.
Lamentarsi del tempo e dei meteorologi quando sbagliano è un passatempo popolare per molti. Ma il lavoro di un meteorologo non è facile. La nostra atmosfera è multistrato, interconnessa e complessa, e il cambiamento climatico globale sta rendendo ancora più difficile prevedere eventi meteorologici estremi sia a lungo termine che improvvisi.
Per aiutare a superare queste crescenti sfide, i ricercatori hanno creato un set di dati dell’intera atmosfera. Dal settembre 2004 al dicembre 2023, si estende su più livelli dell’atmosfera, dal livello del suolo fino al bordo inferiore dello spazio, a circa 110 chilometri sopra la superficie terrestre. La regione compresa tra circa 50 km e 110 km (anche se le distanze esatte variano) è particolarmente interessante, poiché è così notoriamente difficile da studiare che in precedenza era stata soprannominata “ignorosfera”. Questa regione è troppo bassa per essere osservata dai satelliti e troppo alta per essere osservata dai palloni meteorologici, con conseguente carenza di dati e di conseguenza di ricerca. Tuttavia, si tratta di un’area affascinante, caratterizzata da vaste maree atmosferiche globali e onde gravitazionali su piccola scala che influenzano il vento e la temperatura. Svolge anche un ruolo importante nell’intensità dell’impatto degli eventi meteorologici spaziali.
“Il dataset JAWARA (JAGUAR-DAS Whole neutral Atmosphere Reanalysis) è un potente strumento di ricerca che, per la prima volta, rende possibile comprendere quantitativamente la circolazione generale atmosferica e la struttura gerarchica delle onde e dei vortici nello strato mesosferico (che è al di sopra stratosfera e a circa 50-90 km sopra la superficie terrestre) e lo strato termosferico inferiore (a circa 90-110 km sopra la superficie terrestre) dell’atmosfera, compreso lo strato ignorasfera”, ha spiegato il professor Kaoru Sato dell’Università di Tokyo. “Se riuscissimo a comprendere meglio questi strati, migliorerebbe la nostra capacità di rispondere ai cambiamenti climatici, estenderebbe i tempi di consegna delle previsioni stagionali e migliorerebbe la nostra comprensione dei fenomeni meteorologici spaziali”.
Il team ha sviluppato il suo nuovo sistema di assimilazione dei dati ad alta velocità JAGUAR-DAS come parte di un progetto internazionale guidato da Sato. Il sistema integra i dati osservativi in un modello numerico che può quindi produrre dati sulle condizioni atmosferiche. Il set di dati risultante, denominato JAWARA, consente di eseguire un’analisi dettagliata della circolazione generale dell’atmosfera e della sua struttura gerarchica.
“I modelli di circolazione generale atmosferica che si estendono fino al limite inferiore dello spazio sono stati sviluppati solo da un numero limitato di istituti di ricerca in tutto il mondo, compreso il nostro”, ha affermato Sato. “Studi recenti indicano che i fenomeni stratosferici estremi possono iniziare almeno nella mesosfera superiore. Pertanto, la delucidazione quantitativa dei fenomeni nella mesosfera e nella termosfera inferiore è estremamente importante per le previsioni meteorologiche.”
Il set di dati è ora liberamente disponibile e il team intende utilizzarlo per studiare la circolazione su larga scala e la struttura gerarchica nell’atmosfera, nonché gli accoppiamenti verticali e interemisferici (cioè tra l’emisfero settentrionale e quello meridionale). Sperano anche di lavorare in collaborazione con scienziati spaziali per studiare le interazioni tra l’atmosfera e lo spazio, in particolare la mesosfera (dove si formano le nuvole più alte) e la ionosfera (situata all’interno della termosfera e a circa 60-300 km sopra la superficie terrestre, dove molti satelliti sono basati).
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