Naarmate het wereldwijde klimaat blijft veranderen en extreme weersomstandigheden regio's over de hele wereld in toenemende mate bedreigen, nauwkeurige weersvoorspellingen worden belangrijker dan ooit.

In een nieuwe studie gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , een onderzoeksteam onder leiding van het Instituut voor Industriële Wetenschappen, de Universiteit van Tokio, meldt dat de nauwkeurigheid van de weersvoorspelling met enkele procentpunten kan worden verbeterd als satellietwaarnemingen van waterdampisotoopsamenstellingen worden opgenomen in een algemeen circulatiemodel.

Verschillende isotopen van waterstof en zuurstof maken individuele watermoleculen zwaarder of lichter, en weersprocessen zoals verdamping en neerslag beïnvloeden de verspreiding van deze isotopen. Deze isotopen kunnen het weersysteem onthullen, maar zijn over het algemeen verwaarloosd in meteorologische modellen vanwege de relatieve schaarste aan isotopengegevens in vergelijking met conventionele weermetingen zoals temperatuur en windsnelheid. Echter, vooruitgang in satelliettechnologie heeft het mogelijk gemaakt om deze leemte op te vullen en het voorspellingsvermogen te verbeteren.

Voor deze studie is de onderzoekers gebruikten waterdampisotoopgegevens van de Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI), een op satellieten gebaseerde spectrometer die twee keer per dag waterdampgegevens in de middentroposfeer tussen 60 ° S en 60 ° N waarneemt. Metingen vanaf een hoogte van 4,5 km werden gebruikt omdat op deze hoogte de isotopenmetingen het meest betrouwbaar waren.

"Een Kalman-filter voor lokale ensemble-transformatie werd gebruikt om de IASI-gegevens in het voorspellingsmodel te assimileren", legt eerste auteur Masataka Tada uit. "Bijna 230, In de assimilatie-experimenten werden 000 datapunten gemeten in april 2013 gebruikt. We gebruikten het Isotope-incorporated Global Spectral Model (IsoGSM) als het voorspellingsmodel."

Er werden experimenten uitgevoerd om te bepalen hoe het opnemen van deze isotopengegevens de modellering van andere weersvariabelen op zowel mondiale als lokale schaal beïnvloedde. Het globale experiment toonde verbeterde modelvaardigheid, vooral op de middelste breedtegraden en op het noordelijk halfrond. De meeste weersvariabelen lieten verbeterde modellering zien, vooral luchttemperatuur en specifieke vochtigheid.

Om het model in een lokale omgeving te testen, de onderzoekers onderzochten een lagedrukgebeurtenis boven Japan die plaatsvond in april, 2013. Met de waterdampisotoopgegevens inbegrepen, het model was beter in staat om het algehele drukpatroon van deze gebeurtenis te simuleren.

Corresponderende auteur Kei Yoshimura zegt:"Onze studie is de eerste studie om echte satellietwaarnemingen van waterdampisotopen te assimileren met een algemeen circulatiemodel en de effecten op de modellering van zowel globale als lokale dynamiek te onderzoeken. Met de verbeteringen die we hebben waargenomen, en met de toenemende beschikbaarheid van satellietisotoopmetingen, we verwachten in de toekomst verdere verbeteringen aan de weersvoorspelling op basis van isotopengegevens."