Современные модели не измеряют гравитационные волны с достаточной точностью, показывают новые исследования. Это важно, говорят авторы исследования, поскольку это влияет на точность технологий моделирования атмосферы, которые являются важнейшими инструментами в нашем арсенале, когда речь идет о прогнозировании погодных явлений и создании климатических симуляций. Это означает, что устранение этих недостатков может повысить их надежность и увеличить точность будущих исследований. Исследование было опубликовано в Journal of the Meteorological Society of Japan.
Итак, что же такое гравитационная волна? Как объясняет Национальная метеорологическая служба, воздух может двигаться одним из двух способов — прямолинейно или волнообразно. Сами волны могут быть вертикальными или горизонтальными. Гравитационная волна — это просто вертикальная волна. Чтобы визуализировать гравитационную волну, представьте себе рябь, которая образуется, когда в озеро бросают камешек.
Гравитационные волны образуются, когда встречаются жидкости с разной плотностью. Примером этого могут быть волны в море. Эти волны также могут образовываться в атмосфере, где разница в плотности, вызванная разницей в температуре, создает похожее движение, что приводит к турбулентности, которую вы можете испытать во время полета.
В этой части исследования ученые сравнили данные, собранные с помощью ERA5 — технологии моделирования атмосферы, обычно используемой в климатических исследованиях, — с прямыми наблюдениями, проведенными на станции Сёва в Антарктиде с использованием сверхвысокотемпературного аэростата и крупномасштабного атмосферного радара PANSY.
Оба обнаружили гравитационные волны с почти инерционными частотами, то есть волны со скоростями, близкими к естественной скорости вращения Земли. Однако результаты показывают, что ERA5 недооценил амплитуду этих волн. Исследователи предполагают, что это связано с тем, что он не может моделировать волны с длиной волны менее 3 километров или отслеживать их точное положение с достаточной точностью.
«Наше исследование показывает, что даже модели общей циркуляции с высоким разрешением, используемые для последнего повторного анализа, не могут полностью воспроизвести гравитационные волны и их эффекты», — сказал ведущий автор исследования Йошихиро Томикава из ROIS, — это ограничение может привести к неточностям при прогнозировании погодных и климатических событий. Авторы исследования не только подчеркивают ограничения существующих моделей, но и утверждают, что исследование подчеркивает важность включения прямых наблюдений в исследования.
Хотя ученые в этом конкретном исследовании измеряли волны на меньшем конце спектра, они могут иметь любые размеры — например, в начале этого года ураган Хелен создал гигантскую гравитационную волну над Флоридским заливом.
