日本科學家創建了有史以來第一個關於地球整個大氣層的長期數據集，一直延伸到太空。
他們希望該項目能夠闡明我們星體氣態裹屍佈內部發生的一些較小的過程，包括宏偉的。
的某些部分連續研究令人難以置信的細節。例如，世界各地數百萬個氣象站，數百個氣象氣球和無數飛機可每天測量整個對流層，這是大氣的最低區域。氣球也到達平流層的下部，即對流層上方的層。這些測量結果產生的數據量太高，以至於它使現代計算天氣模型幾乎是可靠的。
但是，看起來有點高一點，故事完全不同。在平流層上方的稀疏空氣層幾乎到達空間邊緣，這是完全未知的。對於中層中的過程知之甚少，以至於該區域有時被稱為“無知圈”。在我們所知中，這種空隙是無知圈無法達到的結果 - 對於平流層氣球而言，它太高了，對於低地球軌道的衛星上的儀器來說，它通常太低了。
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東京大學的一組研究人員試圖使用計算機建模來解決該問題。他們採用了罕見的無知層氣象參數的測量結果 - 通過發出火箭和基於地球的雷達和雷達儀器獲得，並將它們送入了他們之前開發的新數據同化系統。數據同化是一種將建模與直接觀察結果相結合以預測系統演變的技術。然後，指示系統重建中層內可能發生的事情以填充空白。
日本研究人員使用該模型生成了19年的數據，涵蓋了整個大氣的演變，直到110公里（68.4英里）的高度。然後，他們使用地面雷達獲得的中層風的其他測量值來驗證模型中的某些參數，以增強其結果的信心。
該數據集涵蓋了2004年9月至2023年12月之間的時期，將使研究人員能夠探索和建模一些在較高高度處發生的神秘現象，包括令人著迷的Aurora borealis及其對立的對應物Aurora Australis。
“對於對流層和平流層來說，我們有很多數據，該地區的數值建模幾乎是完美的，”東京大學大氣物理學教授兼項目背後的主要研究人員Kaoru Sato告訴Space.com。 “在上面的區域中，模型不能很好地執行，因為它們沒有初始條件的準確數據。我們的數據集可以提供。”
無知圈是與空間天氣相關的許多影響的大氣區域。當從擊中我們的星球，它們將其與地球上方高的薄氣體混合在一起，激發空氣分子。發生這種情況，分子散發出令人著迷的光芒，我們可以在地球上觀察到Auroras。但是，空間天氣對大氣的其他明顯影響不太明顯。
佐藤說：“高能太陽顆粒會改變臭氧化學反應並破壞臭氧層。” “我們還知道，極光現象可以創造出我們所謂的重力波，然後向下傳播到大氣中。”
重力波（不誤以為是由黑洞碰撞產生的引力波，除其他戲劇性遭遇所產生的引力波）是整個大氣中發生的渦流。它們在全球範圍內運輸能量，從而影響氣候模式。然而，到目前為止，氣候建模者尚未能夠理解在較高高度下發生的重力波的影響。
佐藤說：“我們的數據集為大氣的一般循環模型提供了非常高分辨率的初始條件。” “因此，它使我們能夠在整個大氣中模擬從表面到空間邊緣的重力波。”
這些數據還將幫助研究人員更好地模擬低大氣中的過程如何影響電離層，這是高度高於50英里（80 km）的大氣層的一部分，在該高度上，氣態顆粒會被太陽風不斷地電離。佐藤說，大氣波，包括重力波和全球尺度的潮汐波影響電離層發電機，這是通過地球磁場線與電離層電離空氣之間的相互作用在行星周圍產生電流的過程。
研究人員希望他們的數據集將有助於破解其他謎團，例如，奇怪的現像被稱為半球間耦合，首次在2000年代後期觀察到。佐藤說，半球間的耦合是南極層層和北極平流層之間的一種假定聯繫，其中罕見的高空雲常規出現並同時消失，通常是在一月份。
佐藤說：“如果我們想了解這種偏離性耦合背後的機制，我們需要數據。” “我們的數據集可以提供非常有價值的信息來解決此耦合。”
紙描述日本團隊所做的工作的發表在1月10日的《地球和行星科學》雜誌上。
最初發布space.com。
