Huragany, tajfuny i burze to jedne z najgroźniejszych zjawisk pogodowych. Wraz z postępującą w ostatnich latach zmianą klimatu ich intensywność jest coraz większa, a przewidywanie ich staje się trudniejsze. Dlatego naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu oraz National Central University i National Taipei University na Tajwanie rozpoczęli badania, które mają na celu poprawę jakości prognozowania tych zjawisk. W ramach projektu SWIM-GNSS ma zostać opracowana metoda pozwalająca na dokładniejsze obserwowanie wilgotności w dolnych warstwach atmosfery.
- Szczególnie interesuje nas wilgotność w dolnej troposferze, ponieważ to właśnie tam zachodzą procesy mające kluczowe znaczenie dla rozwoju wielu intensywnych zjawisk pogodowych - wyjaśniła doktor inżynier Estera Trzcina z Instytutu Geodezji i Geoinformatyki UPWr, kierująca projektem SWIM-GNSS.
Miejscem badań będzie Tajwan, który regularnie doświadcza intensywnych opadów, burz i tajfunów, a jednocześnie ma niezwykle rozbudowaną infrastrukturę obserwacyjną.
>>> CZYTAJ TAKŻE: Tak dużo pary wodnej w atmosferze jeszcze nie było. Co się z nią stanie?
Dwa sposoby obserwacji
W projekcie zespół naukowców wykorzysta dwa różne sposoby obserwacji. Pierwszym z nich będzie radiookultacja GNSS. Jak tłumaczą eksperci, sygnały GNSS, kojarzone przede wszystkim z nawigacją satelitarną i wyznaczaniem położenia, mogą dostarczać również bardzo dokładnych informacji o atmosferze. Przechodząc przez jej kolejne warstwy, sygnał zmienia swoje właściwości. Analiza tych zmian pozwala określać m.in. zawartość pary wodnej.
W trakcie badań odbiornik znajdujący się na satelicie niskoorbitującym ma obserwować sygnały wysyłane przez satelity nawigacyjne w momencie, gdy będą one przechodzić przez atmosferę. Na tej podstawie naukowcy odtworzą jej strukturę na kolejnych wysokościach i uzyskają informacje dotyczące m.in. temperatury, ciśnienia czy wilgotności.
- Ogromną zaletą radiookultacji jest możliwość prowadzenia obserwacji praktycznie na całym świecie, także nad oceanami, gdzie liczba klasycznych stacji meteorologicznych jest ograniczona - zaznaczyła dr inż. Estera Trzcina. Dodała jednak, że metoda ma słabszy punkt. Informacje pozyskiwane w najniższych partiach atmosfery mogą być obarczone błędami systematycznymi. Dlatego drugim źródłem danych będą obserwacje GNSS prowadzone z Ziemi. W tym pomoże model tomografii troposferycznej TOMO2, który jest rozwijany w Instytucie Geodezji i Geoinformatyki UPWr.
Połączenie metod
Autorzy projektu podkreślili, że zestawienie dwóch różnych rodzajów danych będzie kluczowym elementem badań. Dzięki temu naukowcy chcą zidentyfikować i ograniczyć błędy pojawiające się w profilach radiookultacyjnych w dolnej atmosferze. Do opracowania metod ich korekcji zostaną wykorzystane między innymi interpolacja, modele regresyjne i uczenie maszynowe. Ostatecznie skorygowane dane mają pokazać, czy dokładniejsza wiedza o wilgotności rzeczywiście prowadzi do trafniejszych prognoz.
- Chcemy nie tylko opracować nową metodę obserwacji atmosfery. Ważne będzie również sprawdzenie jej na rzeczywistych przypadkach intensywnych zjawisk pogodowych i odpowiedź na pytanie, czy lepsza informacja o wilgotności przekłada się na lepszą prognozę - powiedziała ekspertka.