Обнаружены пробелы в моделировании гравитационных волн над Антарктидой

Новая работа указывает на ограничения, которые могут повлиять на точность климатических исследований.

Согласно ему, современные модели не измеряют гравитационные волны с достаточной точностью. Авторы исследования подчеркивают важность этого факта, поскольку он влияет на точность технологий атмосферного моделирования, которые являются важнейшими инструментами для прогнозирования погодных явлений и создания климатических симуляций. Исправление этих недостатков может повысить надежность моделей и увеличить точность будущих исследований.

Итак, что же такое гравитационная волна? Национальная метеорологическая служба объясняет, что воздух может двигаться двумя способами – прямолинейно или волнообразно. Сами волны могут быть вертикальными или горизонтальными. Гравитационная волна (не путать с гравитационными волнами в космосе) – это просто вертикальная волна. Чтобы представить себе гравитационную волну, вообразите рябь на поверхности озера, когда в него бросают камешек.

Гравитационные волны образуются при столкновении жидкостей с разной плотностью. Примером могут служить волны в море. Эти волны также могут образовываться в атмосфере, где разница в плотности, вызванная разницей температур, создает аналогичное движение, приводя к турбулентности, которую можно ощутить во время полета.

В данном исследовании ученые сравнили данные, полученные из ERA5 – технологии атмосферного моделирования, обычно используемой в климатических исследованиях, – с данными прямых наблюдений, проведенных на станции Сёва в Антарктиде с использованием баллона сверхвысокого давления и крупномасштабного атмосферного радара PANSY.

Оба прибора зарегистрировали гравитационные волны с почти инерционными частотами, то есть волны со скоростями, близкими к естественной скорости вращения Земли. Однако результаты показывают, что ERA5 недооценивает амплитуду этих волн. Исследователи предполагают, что это связано с тем, что модель не способна симулировать волны с длиной менее 3 километров или отслеживать их точное положение с достаточной точностью.

«Наше исследование показывает, что даже модели общей циркуляции высокого разрешения, используемые для последнего повторного анализа, не могут полностью воспроизвести гравитационные волны и их воздействие», – написал в своем заявлении ведущий автор Йошихиро Томикава, доцент ROIS. Это ограничение может привести к неточностям при прогнозировании погодных и климатических явлений. Авторы исследования не только подчеркивают ограничения существующих моделей, но и утверждают, что исследование выдвигает на первый план важность включения прямых наблюдений в исследования.

Хотя ученые в данном конкретном исследовании измеряли волны в нижней части спектра, они могут иметь любые размеры – например, ранее в этом году ураган «Хелен» породил гигантскую гравитационную волну над Мексиканским заливом.

Исследование было опубликовано в журнале Метеорологического общества Японии.