Najpierw: dane chmur EarthCARE ulepszają prognozy pogody
Satelita EarthCARE, realizowany przez Europejską Agencję Kosmiczną, ma na celu dokonanie zestawu unikalnych, jednoczesnych pomiarów, które ukazują wpływ chmur i aerozoli na kształtowanie klimatu Ziemi.
Obecnie, w wyjątkowej misji badawczej przynoszącej pośrednie korzyści praktyczne, obserwacje radarowe chmur z satelity są wykorzystywane operacyjnie przez ECMWF do ulepszania codziennych prognoz pogody; to inauguracja, w której dane radarów chmur z kosmosu zostały włączone do globalnego systemu prognostycznego.
EarthCARE, wystrzelona w maju 2024 roku misja, łączy cztery instrumenty pracujące ze sobą, by dostarczyć bezprecedensowych wglądów w złożone interakcje chmur, aerozoli i promieniowania, by lepiej zrozumieć wpływ chmur i aerozoli na klimat poprzez procesy ogrzewania i chłodzenia atmosfery ? zależność ta pozostaje złożona i nie w pełni poznana.
W miarę kontynuowania ambitnej misji naukowej EarthCARE, radar profilujący chmury zaczyna wykazywać wartość także poza badaniami dotyczącymi klimatu.
EarthCARE jest wspólną inicjatywą ESA i JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), która dostarczyła jeden z instrumentów ? radar profilujący chmury ? i to te dane po raz pierwszy umożliwiły poprawę prognoz pogody.
Radar profilujący chmur jest niezbędny do badania procesów powstawania i zanikania chmur.
Penetruje chmury, dostarczając szczegółowych informacji o położeniu, pionowej strukturze, prędkości opadania cząstek, rozmiarach i rozmieszczeniu cząstek oraz zawartości wody.
W badaniach klimatycznych obserwacje EarthCARE pomagają ograniczyć naukową niepewność co do tego, jak chmury i aerozole wpływają na bilans energetyczny Ziemi, który jest kluczowy dla przyszłych projekcji klimatu.
Te same obserwacje są także bardzo istotne dla prognoz pogody, gdzie chmury stanowią jedno z największych wyzwań dla precyzyjnych prognoz.
Obserwacje EarthCARE mogą ulepszać prognozy pogody na dwa sposoby: po pierwsze pomagają naukowcom lepiej zrozumieć i odwzorować procesy chmur w modelach prognostycznych, po drugie dostarczają szczegółowe pomiary, które można asymilować do systemów prognostycznych, aby poprawić opis aktualnych warunków atmosferycznych.
Jakość obserwacji EarthCARE z radar profilującego chmur skłoniła ECMWF do asymilacji ich w Zintegrowanym Systemie Prognozowania IFS, począwszy od 10 czerwca 2026 roku; po raz pierwszy obserwacje radarów chmur z kosmosu zostały asymilowane operacyjnie do globalnego systemu prognostycznego pogody.
Powyższy proces ilustruje kroki asymilacji danych radarowych do numerycznego modelu pogody ECMWF, które mają na celu odświeżenie stanu atmosfery i dostarczenie warunków początkowych poprawiających prognozy.
Dane radarowe EarthCARE są wykorzystywane do dopasowania atmosfery zasymulowanej w IFS do rzeczywistych obserwacji.
Przy odcinku orbity, pionowe przekroje systemów chmur dla regionu Tropików ilustrują ciężkie chmury burzowe, które są szczególnie widoczne.
Wykresy ukazują odbicie radarowe wzdłuż śladu satelity przed i po zassimiliowaniu danych EarthCARE do modelu, porównane z oryginalnymi obserwacjami EarthCARE. Niższe wartości odbicia odnoszą się do chmur lodowych i lekkich opadów, a wyższe do intensywnych opadów deszczu i śniegu.
Szczególnie silna burza w pobliżu 27°N, z wierzchołkami chmur sięgającymi ponad 18 km, została dokładniej odzwierciedlona po zaassimilowaniu danych EarthCARE, zarówno w poziomie, jak i w pionie. W innych obszarach model był już w dobrym porozumieniu z obserwacjami, więc wpływ asymilacji jest mniej widoczny.
Niektóre informacje o strukturze chmur były włączane do IFS od kilku lat za pomocą obrazów mikrofalowych i sond, ale w przypadku danych radarowych to pierwszy przypadek operacyjnej assimilacji obserwacji radarów chmur przez centrum prognostyczne pogody.
Nowe dane z radar profilującego chmur stanowią kluczowy krok w ograniczaniu niepewności co do wpływu chmur na pogodę, a międzynarodowa współpraca była sercem EarthCARE.
Naukowcy ECMWF współpracowali z inżynierami ESA i JAXA nad zapewnieniem najwyższej jakości danych, a także partnerów z KNMI oraz McGill University w Kanadzie oraz innymi zaangażowanymi w realizację EarthCARE, za co dziękujemy.
Dyrektor Programów Obserwacji Ziemi ESA, Simonetta Cheli, podkreślił, że EarthCARE to misja Earth Explorer ? fundament programu FutureEO ESA.
Te misje mają znaczące osiągnięcia, przekraczają oczekiwania, przynoszą przełomy naukowe, rozwijają innowacje technologiczne i generują trwałe korzyści dla społeczeństwa; jesteśmy dumni, że EarthCARE wykracza poza swoje pierwotne cele.
To osiągnięcie jest wynikiem lat poświęcenia, wiedzy i współpracy wielu naukowców, inżynierów i zespołów misji z całego świata; również dziękujemy za międzynarodowe partnerstwo z JAXA, której wkład radar profilującego chmur był kluczowy dla sukcesu misji.
Naukowiec misji EarthCARE w JAXA, Takuji Kubota, wskazał, że inicjatywy ECMWF we współpracy z ESA mają na celu poprawę precyzji prognoz wobec ekstremalnych zjawisk pogodowych, takich jak tajfuny i intensywne opady deszczu, oraz wzmocnienie możliwości wczesnego ostrzegania przed powodziami i osuwiskami. Dzięki tym wysiłkom i ograniczaniu skutków katastrof, z radością doceniamy wkład w budowę bezpieczniejszego i pewniejszego społeczeństwa ? nie tylko w Europie, ale także w Japonii.
Przygotowania do operacyjnego wykorzystania danych radar profilującego chmur rozpoczęły się lata temu; od uruchomienia EarthCARE ECMWF mógł porównać, jak ściśle jego model zgadza się z obserwacjami satelity.
W kilka dni po uruchomieniu instrumentów ECMWF rozpoczął monitorowanie wydajności radarów EarthCARE i lidaru w czasie niemal rzeczywistym, aby zapewnić szybki feedback dla ESA i JAXA.
Dzięki temu EarthCARE prowadzi do dokładniejszych prognoz pogody, podnosi świadomość społeczną i wspiera wcześniejsze i bardziej niezawodne ostrzeganie przed groźnymi zjawiskami pogodowymi, pokazując, jak inwestycje w nowoczesną naukę obserwacji Ziemi przynoszą społeczeństwu wymierne korzyści, jednocześnie poszerzając nasze zrozumienie zmieniającego się klimatu.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł!
