Dự báo thời tiết tốt hơn thông qua tổng hợp dữ liệu đồng vị vệ tinh
Khi khí hậu toàn cầu tiếp tục thay đổi và các hiện tượng thời tiết cực đoan ngày càng đe dọa các khu vực trên toàn thế giới, việc dự báo thời tiết chính xác đang trở nên quan trọng hơn bao giờ hết.
Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Scientific Reports, một nhóm nghiên cứu do Viện Khoa học Công nghiệp (Đại học Tokyo) dẫn đầu báo cáo rằng, độ chính xác của dự báo thời tiết có thể được cải thiện vài điểm phần trăm nếu các quan sát vệ tinh về các thành phần đồng vị hơi nước được kết hợp vào một mô hình hoàn lưu chung .
Các đồng vị khác nhau của hydro và oxy làm cho các phân tử nước riêng lẻ nặng hơn hoặc nhẹ hơn, và các quá trình thời tiết như bay hơi và kết tủa ảnh hưởng đến sự phân bố của các đồng vị này.
Các đồng vị này có tiềm năng tiết lộ hệ thống thời tiết, nhưng thường bị bỏ qua trong các mô hình khí tượng vì sự khan hiếm tương đối của dữ liệu đồng vị so với các phép đo thời tiết thông thường như nhiệt độ và tốc độ gió. Tuy nhiên, những tiến bộ trong công nghệ vệ tinh đã giúp nó có thể lấp đầy khoảng trống này và cải thiện khả năng dự báo.
Trong quá trình thực hiện, các nhà nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu đồng vị hơi nước từ Giao thoa kế âm thanh khí quyển hồng ngoại (IASI), một quang phổ kế dựa trên vệ tinh quan sát dữ liệu hơi nước trong tầng đối lưu giữa 60°S đến 60°N hai lần một ngày. Các phép đo từ độ cao 4,5 km được sử dụng vì độ cao này là nơi các phép đo đồng vị đáng tin cậy nhất.
Tác giả nghiên cứu đầu tiên Masataka Tada giải thích: "Một bộ lọc Kalman biến đổi tổng thể cục bộ được sử dụng để đồng hóa dữ liệu IASI vào mô hình dự báo".
"Gần 230.000 điểm dữ liệu đo được trong tháng 4 năm 2013 đã được sử dụng trong các thí nghiệm đồng hóa. Chúng tôi đã sử dụng Mô hình quang phổ toàn cầu (IsoGSM) tích hợp Isotope làm mô hình dự báo", Masataka Tada cho biết thêm.
Các thí nghiệm đã được tiến hành để xác định việc kết hợp các dữ liệu đồng vị này ảnh hưởng như thế nào đến việc mô hình hóa các biến thời tiết khác ở cả quy mô toàn cầu và địa phương.
Thử nghiệm toàn cầu cho thấy, kỹ năng mô hình được cải thiện, đặc biệt là ở các vĩ độ trung bình và ở Bắc bán cầu. Hầu hết các biến thời tiết cho thấy mô hình được cải thiện, đặc biệt là nhiệt độ không khí và độ ẩm cụ thể.
Để kiểm tra mô hình trong bối cảnh địa phương, các nhà nghiên cứu đã điều tra một sự kiện áp suất thấp ở Nhật Bản xảy ra vào tháng 4/2013. Với dữ liệu đồng vị hơi nước, mô hình có khả năng mô phỏng tốt hơn mô hình áp suất tổng thể của sự kiện này.
Kei Yoshimura, tác giả cao cấp của nghiên cứu cho biết: "Đây là nghiên cứu đầu tiên đồng hóa các quan sát vệ tinh thực về đồng vị hơi nước với mô hình hoàn lưu chung và xem xét các tác động lên mô hình động lực học toàn cầu và cục bộ. Với những cải tiến mà chúng tôi quan sát được, và với sự sẵn có ngày càng tăng của các phép đo đồng vị vệ tinh, chúng tôi mong đợi những cải tiến hơn nữa đối với dự báo thời tiết trong tương lai dựa trên dữ liệu đồng vị".
Nguyễn Luận
