science >> Wetenschap >  >> Natuur

COVID-19:Aeolus en weersvoorspellingen

Impact van vliegtuigen en Aeolus-gegevens in ECMWF-voorspellingen voor en na de COVID-19-gerelateerde vermindering van het luchtverkeer. Forecast Sensitivity to Observation Influence (FSOI) meet hoe verschillende observatiesystemen de ECMWF numerieke weersvoorspellingskwaliteit beïnvloeden. De figuur toont de totale impact [Mega J/kg] van vliegtuiggegevens en Aeolus-gegevens voor twee weken voor en na de vermindering van vliegtuiggegevens als gevolg van COVID-19. De impact van Aeolus is met 23% toegenomen. Krediet:ECMWF

We zijn ons er maar al te goed van bewust dat COVID-19 een ernstige bedreiging vormt voor de gezondheid, legt een enorme druk op de gezondheidszorgstelsels en het zou de wereldeconomie de komende jaren kunnen laten worstelen. Met lockdown-maatregelen die over de hele wereld van kracht zijn, de pandemie beïnvloedt ook aspecten van het dagelijks leven die misschien niet zo duidelijk zijn. De daling van commerciële vluchten, bijvoorbeeld, heeft geleid tot minder metingen voor weersvoorspellingen, Maar gelukkig, ESA's Aeolus-satellietmissie helpt de leemte op te vullen.

De COVID-19-pandemie treft talloze industrieën over de hele wereld. De reisindustrie is een van de zwaarst getroffenen met een ongekende daling van het luchtverkeer. Onder normale omstandigheden, commerciële vliegtuigen uitgerust met sensoren leveren metingen van temperatuur, windsnelheid en windrichting in de atmosfeer beneden 13 km. Zonder deze metingen de weersvoorspellingen die we elke dag als vanzelfsprekend beschouwen, zouden veel minder nauwkeurig zijn.

Florian Pappenberger van het European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) in het VK, zei, "Metingen van vliegtuigen in heel Europa zijn met 90% gedaald. We kunnen het weer enkele dagen vooruit nog steeds betrouwbaar voorspellen, maar als gevolg van COVID-19 hebben we misschien tijdelijk evenveel vaardigheid verloren als we hebben opgedaan in verschillende jaren van wetenschappelijke ontwikkeling."

Het weer is een product van chaotische processen en zelfs hele kleine veranderingen in de atmosfeer kunnen op lange termijn tot totaal andere weersomstandigheden leiden. Daarom is het belangrijk om de huidige toestand van de atmosfeer zo goed mogelijk te begrijpen voordat u begint te berekenen hoe het weer de komende dagen en weken zal zijn.

De gegevenstellingen van weergegevens van vliegtuigen die zijn ontvangen bij ECMWF van 3 maart tot 14 april 2020. De dramatische vermindering heeft betrekking op het verminderde luchtverkeer als gevolg van COVID-19. Krediet:ECMWF

ESA's Aeolus-missie is gebouwd om te demonstreren hoe nieuwe ruimtetechnologie de aardwinden kan profileren om te begrijpen hoe wind, druk, temperatuur en vochtigheid zijn met elkaar verbonden en dragen bij aan klimaatonderzoek en het voorspellen van het weer.

Het werkt door korte, krachtige pulsen van ultraviolet licht van een laser en meet de Doppler-verschuiving van de zeer kleine hoeveelheid licht die door deze moleculen en deeltjes naar het instrument wordt verstrooid om verticale profielen te leveren die de horizontale snelheid van de wereldwinden in de onderste 30 km weergeven van de atmosfeer.

Aeolus is niet alleen succesvol gebleken als technologiedemonstrator en van waarde voor de wetenschap, maar heeft de verwachtingen overtroffen - en nu gebruiken meteorologen de gegevens al operationeel om de weersvoorspellingen te verbeteren.

Lars Isaksen van ECMWF, zei, "Satellietgegevens geven veel informatie over temperatuur- en vochtigheidsvelden, maar minder op windvelden. In januari 2020, ECMWF is windinformatie van de Aeolus-satelliet gaan gebruiken en we kunnen deze gegevens nu gebruiken om het gat dat is ontstaan ​​door minder metingen van vliegtuigen deels op te vullen."

De Aeolus-missie zal niet alleen ons begrip van atmosferische dynamiek vergroten, maar zal ook de broodnodige informatie opleveren om de weersvoorspellingen te verbeteren. De satelliet draagt ​​de eerste windlidar in de ruimte, die de onderste 30 km van de atmosfeer kan aftasten om windprofielen te geven, aërosolen en wolken langs de baan van de satelliet. Het lasersysteem zendt korte krachtige pulsen van ultraviolet licht uit in de atmosfeer. De telescoop verzamelt het licht dat wordt teruggekaatst door luchtmoleculen, stofdeeltjes en waterdruppels. De ontvanger analyseert de Doppler-verschuiving van het terugverstrooide signaal om de snelheid en richting van de wind op verschillende hoogten onder de satelliet te bepalen. Deze bijna-realtime waarnemingen zullen de nauwkeurigheid van numerieke weers- en klimaatvoorspellingen verbeteren en ons begrip van atmosferische dynamiek en processen die relevant zijn voor klimaatvariabiliteit vergroten. Krediet:ESA/ATG medialab

Jonas von Bismarck van ESA voegde toe:"De technologie die Aeolus bij zich heeft is uitzonderlijk en bewijst zeker zijn waarde. We waren allemaal enthousiast toen ECMWF zijn gegevens begon te gebruiken voor weersvoorspellingen, maar we hadden nooit een situatie verwacht die door COVID-19 werd veroorzaakt - en we zien nu dat de missie een belangrijke rol tijdens deze vreselijke crisis."

Dr. Isaksen heeft toegevoegd, "Terwijl Aeolus zeker helpt om de leemte op te vullen, we brengen ook meer radiosondes uit om de betrouwbaarheid van de weersvoorspellingen tijdens de crisis te behouden."

Het werk van ECMWF over dit onderwerp bouwt voort op bijdragen van verschillende expertcentra in het door ESA gefinancierde Data Innovation and Science Cluster (Aeolus DISC), waaronder het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR), ECMWF, het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI) en Météo-France.