研究人員利用 JAGUAR-DAS 徹底改變了大氣研究，這是一種將觀測資料與數值模型結合的新系統，可探索太空低邊緣的大氣層。
該資料集跨越近二十年，可以增強氣候模型並改善天氣預報，同時為大氣和太空科學家之間的合作研究打開大門，有可能改變我們理解地球與空間相互作用的方式。
開創性的大氣研究
東京大學的研究人員開發了一個跨越整個大氣層的突破性數據集，為以前難以探索的區域的研究打開了大門。該團隊使用名為 JAGUAR-DAS 的創新資料同化系統，將數值建模與觀測資料結合，編制了近 20 年的大氣資料。該資料集涵蓋從地面到太空邊緣的多個大氣層。
透過分析這些層如何在垂直和全球範圍內相互作用，科學家希望改進氣候模型並增強季節性天氣預報。這些數據也為大氣和太空科學家之間的合作提供了機會，為太空和大氣如何相互作用影響地球上的生命提供了新的見解。
抱怨天氣——並在預測不準確時指責天氣預報員——是一種常見的消遣。然而，預測天氣並不是一件簡單的任務。大氣是一個複雜、相互關聯的多層系統，氣候變遷使得預測長期趨勢和突發極端天氣事件變得更加困難。
推出 JAWARA：新的大氣資料集
為了幫助克服這些日益嚴峻的挑戰，研究人員創建了整個大氣的資料集。從2004年9月到2023年12月，它跨越了從地面到太空下邊緣的多個大氣層，距離地球表面約110公里。大約 50 公里到 110 公里之間的區域（儘管具體範圍有所不同）尤其令人感興趣，因為它的研究非常困難，以至於以前被稱為「無知圈」。
該區域對於衛星來說太低，對於氣象氣球來說太高，無法觀測，導致數據和研究的短缺。然而，這是一個令人著迷的地區，其特點是巨大的全球大氣潮汐和影響風和溫度的小規模重力波。它還在空間天氣事件影響的強度方面發揮著重要作用。
我們的天氣受到許多因素的影響，包括地面（例如山脈和人類活動）、大氣層和空間（例如極光和磁場）的相互作用。圖片來源：佐藤薰
新資料集的見解和機遇
「JAWARA（JAGUAR-DAS 整體中性大氣再分析）資料集是一個強大的研究工具，它首次使人們有可能定量了解大氣環流以及中層（高於中層）波浪和渦旋的層次結構。東京大學Kaoru Sato 教授解釋說：“平流層和距地球表面約50-90 公里的大氣層和低熱層（距地球表面約90-110 公里的區域），包括無知層。”
“如果我們能夠更好地了解這些層，將提高我們應對氣候變遷的能力，延長季節性預報的提前時間，並增進我們對空間天氣現象的理解。”
推進大氣和太空科學
作為佐藤領導的國際計畫的一部分，該團隊開發了新型 JAGUAR-DAS 高速資料同化系統。該系統將觀測資料整合到數值模型中，然後產生大氣條件資料。產生的資料集名為 JAWARA，可對大氣環流及其層次結構進行詳細分析。
佐藤說：“範圍一直到太空下邊緣的大氣環流模型只有世界上少數研究機構開發出來，包括我們自己的研究機構。” 「最近的研究表明，極端平流層現象至少可以從中層上部開始。因此，定量闡明中間層和低熱層現象對於天氣預報極為重要。
該資料集現已公開，研究小組打算用它來研究大氣中的大規模環流和層次結構，以及垂直和半球間（即北半球和南半球之間）的耦合。他們還希望與太空學家合作，研究大氣層和太空之間的相互作用，特別是中間層（形成最高雲層的地方）和電離層（位於熱層內，距離地球表面約60-300 公里，許多衛星在那裡運行）為基礎）。
參考文獻：“JAGUAR-DAS 整體中性大氣再分析：JAWARA”，作者：Dai Koshin、Kaoru Sato、Shingo Watanabe 和 Kazuyuki Miyazaki，2025 年 1 月 10 日，地球和行星科學的進展。
DOI：10.1186/s40645-024-00674-3
