Membuka Kunci Ignorosphere: Terobosan Tokyo dalam Ilmu Atmosfer

Para peneliti telah merevolusi studi atmosfer dengan Jaguar-Das, sistem baru yang menggabungkan data pengamatan dengan model numerik untuk mengeksplorasi atmosfer hingga tepi ruang yang lebih rendah.

Mencakup hampir dua dekade, dataset ini dapat meningkatkan model iklim dan meningkatkan peramalan cuaca, sambil membuka pintu untuk penelitian kolaboratif antara ilmuwan atmosfer dan ruang angkasa, berpotensi mengubah bagaimana kita memahami interaksi ruang-bumi.

Penelitian atmosfer yang inovatif

Para peneliti di University of Tokyo telah mengembangkan dataset inovatif yang mencakup seluruh atmosfer, membuka pintu untuk studi di daerah yang sebelumnya sulit dieksplorasi. Menggunakan sistem pengasingan data yang inovatif yang disebut Jaguar-DAS, yang mengintegrasikan pemodelan numerik dengan data pengamatan, tim mengumpulkan hampir 20 tahun data atmosfer. Dataset ini mencakup beberapa lapisan atmosfer, dari permukaan tanah ke tepi ruang.

Dengan menganalisis bagaimana lapisan -lapisan ini berinteraksi secara vertikal dan global, para ilmuwan berharap dapat meningkatkan model iklim dan meningkatkan ramalan cuaca musiman. Data ini juga memberikan peluang untuk kolaborasi antara ilmuwan atmosfer dan ruang angkasa, menawarkan wawasan baru tentang bagaimana ruang dan suasana kita berinteraksi untuk memengaruhi kehidupan di bumi.

Mengeluh tentang cuaca – dan menyalahkan peramal ketika prediksi gagal – adalah hobi yang umum. Namun, memprediksi cuaca bukanlah tugas yang sederhana. Suasana adalah sistem yang kompleks dan saling berhubungan dengan banyak lapisan, dan perubahan iklim semakin sulit untuk memprediksi tren jangka panjang dan peristiwa cuaca yang tiba-tiba dan ekstrem.

Peluncuran Jawara: Dataset Atmosfer Baru

Untuk membantu mengatasi peningkatan tantangan ini, para peneliti telah menciptakan dataset dari seluruh suasana. Mulai dari September 2004 hingga Desember 2023, ini membentang beberapa tingkat atmosfer dari permukaan tanah hingga tepi ruang bawah, sekitar 110 kilometer di atas permukaan Bumi. Wilayah antara sekitar 50 km hingga 110 km (meskipun rentang yang tepat bervariasi) sangat menarik, karena sangat sulit untuk dipelajari sehingga sebelumnya telah dijuluki “Ignorosphere.”

Wilayah ini terlalu rendah untuk satelit dan terlalu tinggi untuk diperhatikan oleh balon cuaca, mengakibatkan kekurangan data dan akibatnya penelitian. Namun, ini adalah area yang menarik, ditandai dengan pasang surut atmosfer global yang luas dan gelombang gravitasi skala kecil yang mempengaruhi angin dan suhu. Ini juga memainkan peran penting dalam intensitas dampak peristiwa cuaca ruang angkasa.

https://www.youtube.com/watch?v=bkw2qskk1vg
Cuaca kita dipengaruhi oleh banyak faktor, di permukaan tanah (seperti gunung dan aktivitas manusia), interaksi di atmosfer kita, dan ruang (seperti aurora dan medan magnet). Kredit: Kaoru Sato

Wawasan dan peluang dari dataset baru

Dataset Jaguar (Jaguar-Das Netral Atmosphere Realalysis) adalah alat penelitian yang kuat yang, untuk pertama kalinya, memungkinkan untuk memahami sirkulasi umum atmosfer secara kuantitatif dan struktur hierarki gelombang dan vortikal di lapisan mesospheric (yang ada di atas (yang ada di atas (yang ada di atas (yang ada di atas (yang ada di atas (yang ada di atas (yang ada di atas (yang ada di atas (yang ada di atas (yang ada di atas mesospheric (yang ada di atas mesospheric (yang ada di atas mesospheric (yang ada di dalam mesospheric (yang ada di dalam mesospheric (yang ada di dalam mesospheric (yang ada di dalam mesospheric (yang ada di dalam mesospheric (yang ada di atas (yang ada di dalam mesospheric ( Stratosfer dan sekitar 50-90 km di atas permukaan Bumi) dan lapisan termosfer yang lebih rendah (sekitar 90-110 km di atas permukaan bumi) dari atmosfer, termasuk ketidakberlakuan, ”jelas Profesor Kaoru Sato dari Universitas Tokyo.

“Jika kita dapat lebih memahami lapisan -lapisan ini, itu akan meningkatkan kemampuan kita untuk menanggapi perubahan iklim, memperpanjang waktu tunggu perkiraan musiman, dan memajukan pemahaman kita tentang fenomena cuaca ruang angkasa.”

Memajukan ilmu atmosfer dan ruang angkasa

Tim ini mengembangkan sistem asimilasi data berkecepatan tinggi Jaguar-Das baru sebagai bagian dari proyek internasional yang dipimpin oleh SATO. Sistem ini mengintegrasikan data pengamatan ke dalam model numerik yang kemudian dapat menghasilkan data tentang kondisi atmosfer. Dataset yang dihasilkan, bernama Jawara, memungkinkan untuk melakukan analisis terperinci tentang sirkulasi umum atmosfer dan struktur hierarkisnya.

“Model sirkulasi umum atmosfer yang berkisar hingga tepi ruang bawah hanya dikembangkan oleh sejumlah lembaga penelitian di seluruh dunia, termasuk milik kita,” kata Sato. “Studi terbaru menunjukkan bahwa fenomena stratosfer ekstrem dapat dimulai setidaknya di mesosfer atas. Oleh karena itu, penjelasan kuantitatif fenomena di mesosfer dan termosfer yang lebih rendah sangat penting untuk peramalan cuaca. ”

Dataset sekarang tersedia secara terbuka, dan tim bermaksud menggunakannya untuk mempelajari sirkulasi skala besar dan struktur hierarkis di atmosfer, serta vertikal dan interhemispheric (yaitu, antara kopling utara dan selatan). Mereka juga berharap dapat bekerja sama dengan para ilmuwan luar angkasa untuk mempelajari interaksi antara atmosfer dan ruang, khususnya mesosfer (di mana awan tertinggi terbentuk) dan ionosfer (terletak di dalam termosfer dan sekitar 60-300 km di atas permukaan bumi, di mana banyak satelit di permukaan bumi, di mana banyak satelit di permukaan bumi, di mana banyak satelit di permukaan bumi, di mana banyak satelit di permukaan bumi, di mana banyak satelit di Bumi, di mana banyak satelit di Bumi, di mana banyak satelit di Bumi, di mana banyak satelit di Bumi, di mana banyak satelit di Bumi, di mana banyak satelit di Bumi, di mana banyak satelit di Bumi, di mana banyak satelit di Bumi, di mana banyak satelit di Bumi, di mana banyak satelit di Bumi, di mana banyak satelit di Bumi, di mana banyak satelit di Bumi, di mana banyak satelit di atas Bumi, di mana banyak satelit di atas Bumi, di mana banyak satelit di atas Bumi, di mana banyak satelit di atas bumi, berbasis).

Referensi: “Analisis Atmosfer Netral Jaguar-Das: Jawara” oleh Dai Koshin, Kaoru Sato, Shingo Watanabe dan Kazuyuki Miyazaki, 10 Januari 2025, Kemajuan dalam Ilmu Bumi dan Planet.
Doi: 10.1186/s40645-024-00674-3