Ученые из Стэнфорда отслеживают крошечные атмосферные колебания, используя данные с воздушных шаров для передачи интернета. Лучшее понимание того, как гравитационные волны в верхних слоях атмосферы взаимодействуют с реактивным потоком, полярным вихрем и другими явлениями, может стать ключом к улучшению прогнозов погоды и моделей климата.
Воздушные шары сверхдавления компании Alphabet (материнской компании Google), предназначенные для предоставления интернет-услуг, случайно также собрали данные, которые исследователи смогли использовать для расчета движения гравитационных волн.
Команда под руководством профессора Стэнфорда Адити Шешадри опубликовала отчет об атмосферных гравитационных волнах — ряби, создаваемой гравитацией, когда она сталкивается с воздухом в верхних слоях атмосферы Земли. Для исследования команда ученых использовала данные, которые шары Loon собрали за 6811 отдельных 48-часовых периодов с 2014 по 2018 год.
Loon отправил тысячи аэростатов с датчиками на 20 км в стратосферу — намного выше высоты полета коммерческих самолетов и большинства облаков. Сбор данных был случайным, но глобальным.
«Это было удачное событие, потому что шары не собирали данные для какой-либо научной миссии. Но в то же время, они измеряли положение, температуру и давление в атмосфере», — сказали исследователи.
Гравитационные волны в атмосфере вызывают турбулентность, ощущаемую при полетах самолетов в чистом небе, и оказывают сильное влияние на то, как развиваются штормы. Лучшее понимание атмосферных волн может стать ключом к созданию более точных моделей для прогнозирования погоды, особенно по мере усиления изменения климата.
Исследователи сосредоточились на энергии, связанной с высокочастотными гравитационными волнами в разных временных масштабах, и на том, как эта энергия меняется в зависимости от сезона и широты. Они обнаружили, что большие волны накапливают больше кинетической энергии в тропиках и летом; волны меньшего размера, и с меньшей энергией, чаще встречаются вблизи полюсов и зимой.
«Мы обнаружили отчетливые сдвиги в активности гравитационных волн в разное время года и в разных частях земного шара», — сказали авторы.
В будущих исследованиях ученые хотят определить, какие источники гравитационных волн ответственны за эти различия.
«Понимание того, как гравитационные волны управляют циркуляцией в атмосфере, взаимодействия между этими волнами и средним потоком — это действительно следующий рубеж в понимании динамики атмосферы», — заключили ученые.
Исследование опубликовано в журнале JGR Atmospheres.