Ilmuwan Jepang telah menciptakan dataset jangka panjang pertama tentang seluruh atmosfer Bumi, merentangkan semua jalan ke luar angkasa.
Mereka berharap proyek ini akan membantu menjelaskan beberapa proses yang dieksplorasi sedikit yang terjadi di dalam kain gas planet kita, termasuk yang luar biasa Cahaya Utara.
Beberapa bagian dari Atmosfer bumi dipelajari terus menerus secara detail. Misalnya, jutaan stasiun cuaca di seluruh dunia, ratusan balon meteorologi dan pesawat terbang yang tak terhitung jumlahnya memberikan pengukuran harian dari seluruh troposfer, daerah terendah atmosfer. Balon juga mencapai bagian bawah stratosfer, lapisan di atas troposfer. Jumlah data yang dihasilkan oleh pengukuran ini sangat tinggi sehingga membuat model cuaca komputasi modern hampir sempurna.
Namun, terlihat sedikit lebih tinggi, dan ceritanya benar -benar berbeda. Mesosphere, lapisan udara jarang di atas stratosfer yang mencapai hampir ke tepi ruang, sangat tidak diketahui sepenuhnya. Begitu sedikit yang diketahui tentang proses di mesosphere sehingga wilayah itu kadang -kadang disebut “Ignorosphere.” Kekosongan dalam pengetahuan kita ini adalah hasil dari ketidakberdayaan ketidakberpihakan – terlalu tinggi untuk balon stratosfer dan umumnya terlalu rendah untuk instrumen pada satelit di orbit tanah rendah untuk dijelajahi.
Terkait: Sangat langka, hitam 'anti-auroras' cat luminous 'huruf e' di atas alaska
Sebuah tim peneliti dari University of Tokyo berusaha menyelesaikan masalah menggunakan pemodelan komputer. Mereka mengambil pengukuran parameter meteorologi yang langka yang tersedia di Ignorosphere-diperoleh dengan roket yang terdengar dan instrumen radar berbasis bumi dan lidar-dan memasukkannya ke dalam sistem asimilasi data baru yang telah mereka kembangkan sebelumnya. Asimilasi data adalah teknik yang menggabungkan pemodelan dengan pengamatan langsung untuk memprediksi evolusi suatu sistem. Sistem ini kemudian diinstruksikan untuk merekonstruksi apa yang mungkin terjadi di dalam mesosfer untuk mengisi kekosongan.
Para peneliti Jepang menggunakan model ini untuk menghasilkan data senilai 19 tahun yang mencakup evolusi seluruh atmosfer hingga ketinggian 110 kilometer (68,4 mil). Mereka kemudian menggunakan pengukuran tambahan angin mesosfer yang diperoleh dengan radar berbasis darat untuk memverifikasi beberapa parameter dalam model untuk mendapatkan kepercayaan pada hasilnya.
Dataset mencakup periode antara September 2004 dan Desember 2023 dan akan memungkinkan para peneliti untuk mengeksplorasi dan memodelkan beberapa fenomena misterius yang terjadi di ketinggian yang lebih tinggi, termasuk Aurora Borealis yang memikat dan rekan antipodeannya, Aurora Australis.
“Untuk troposfer dan stratosfer, kami memiliki banyak data, dan pemodelan numerik untuk wilayah ini hampir sempurna,” Kaoru Sato, seorang profesor fisika atmosfer di Universitas Tokyo dan peneliti utama di balik proyek tersebut, mengatakan kepada Space.com. “Di wilayah di atas, model tidak melakukannya dengan baik karena mereka tidak memiliki data yang akurat dari kondisi awal. Dataset kami dapat menyediakannya.”
Ignorosphere adalah daerah atmosfer di mana banyak efek yang terkait dengan cuaca ruang terjadi. Saat semburan partikel bermuatan dari matahari Pukul planet kita, mereka bercampur dengan gas tipis yang tinggi di atas bumi, menarik molekul udara. Ketika itu terjadi, molekul -molekul mengeluarkan cahaya yang memikat yang dapat kita amati di bumi sebagai aurora. Tetapi ada efek lain yang kurang terlihat yang dimiliki cuaca ruang pada atmosfer.
“Partikel surya berenergi tinggi dapat mengubah kimia ozon dan mengganggu lapisan ozon,” kata Sato. “Kita juga tahu bahwa fenomena Aurora dapat menciptakan apa yang kita sebut gelombang gravitasi, yang kemudian merambat ke bawah ke atmosfer.”
Gelombang gravitasi (tidak keliru untuk gelombang gravitasi yang dihasilkan oleh tabrakan lubang hitam, di antara pertemuan dramatis lainnya) adalah vortisitas yang terjadi di seluruh atmosfer. Mereka mengangkut energi di seluruh dunia, sehingga mempengaruhi pola iklim. Namun sejauh ini, pemodel iklim belum dapat memahami efek gelombang gravitasi yang terjadi pada ketinggian yang lebih tinggi.
“Dataset kami memberikan kondisi awal dalam resolusi yang sangat tinggi untuk model sirkulasi umum atmosfer,” kata Sato. “Jadi, ini memungkinkan kita untuk mensimulasikan gelombang gravitasi di seluruh atmosfer, dari permukaan ke tepi ruang.”
Data juga akan membantu para peneliti lebih baik memodelkan bagaimana proses di atmosfer yang lebih rendah mempengaruhi ionosfer, bagian atmosfer di atas ketinggian 50 mil (80 km), di mana partikel gas terus terionisasi oleh angin matahari. Sato mengatakan bahwa gelombang atmosfer, termasuk gelombang gravitasi dan gelombang pasang skala global, mempengaruhi dinamo ionosfer, suatu proses yang menghasilkan arus listrik di sekitar planet melalui interaksi antara garis medan magnet Bumi dan gerakan udara terionisasi ionosfer.
Ada misteri lain yang para peneliti berharap dataset mereka akan membantu untuk memecahkan-misalnya, fenomena aneh yang dikenal sebagai penggandengan antar-hemispheric, pertama kali diamati pada akhir 2000-an. Kopling antar-hemispheric adalah hubungan yang diasumsikan antara mesosfer Antartika dan stratosfer Kutub Utara, di mana awan ketinggian tinggi secara teratur muncul dan menghilang pada saat yang sama, biasanya pada bulan Januari, kata Sato.
“Jika kita ingin memahami mekanisme di balik kopling antar-hemispheric ini, kita membutuhkan data,” kata Sato. “Dataset kami dapat memberikan informasi yang sangat berharga untuk mengatasi kopling ini.”
Kertas Menjelaskan pekerjaan yang dilakukan oleh tim Jepang diterbitkan dalam jurnal Progress in Earth and Planetary Science pada 10 Januari.
Awalnya diposting di Space.com.
