Poiché il clima globale continua a cambiare e gli eventi meteorologici estremi minacciano sempre di più le regioni di tutto il mondo, previsioni meteorologiche accurate stanno diventando più importanti che mai.

In un nuovo studio pubblicato su Rapporti scientifici , un gruppo di ricerca guidato dall'Istituto di Scienze Industriali, l'Università di Tokyo, riporta che l'accuratezza delle previsioni meteorologiche può essere migliorata di diversi punti percentuali se le osservazioni satellitari delle composizioni isotopiche del vapore acqueo sono incorporate in un modello di circolazione generale.

Diversi isotopi di idrogeno e ossigeno rendono le singole molecole d'acqua più pesanti o più leggere, ei processi meteorologici come l'evaporazione e le precipitazioni influenzano la distribuzione di questi isotopi. Questi isotopi hanno il potenziale per rivelare il sistema meteorologico, ma sono stati generalmente trascurati nei modelli meteorologici a causa della relativa scarsità di dati sugli isotopi rispetto alle misurazioni meteorologiche convenzionali come la temperatura e la velocità del vento. Però, i progressi della tecnologia satellitare hanno permesso di colmare questa lacuna e migliorare la capacità di previsione.

Per questo studio, i ricercatori hanno utilizzato i dati sugli isotopi del vapore acqueo dell'Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI), uno spettrometro satellitare che osserva i dati sul vapore acqueo nella media troposfera tra 60 ° S e 60 ° N due volte al giorno. Sono state utilizzate misurazioni da un'altitudine di 4,5 km perché questa altitudine era il punto in cui le misurazioni degli isotopi erano più affidabili.

"Un filtro di Kalman per la trasformazione dell'ensemble locale è stato utilizzato per assimilare i dati IASI nel modello di previsione", spiega il primo autore dello studio Masataka Tada. "Quasi 230, Negli esperimenti di assimilazione sono stati utilizzati 000 punti dati misurati durante l'aprile 2013. Abbiamo utilizzato il Global Spectral Model (IsoGSM) incorporato negli isotopi come modello di previsione."

Sono stati condotti esperimenti per determinare in che modo l'incorporazione di questi dati sugli isotopi ha influenzato la modellazione di altre variabili meteorologiche su scala sia globale che locale. L'esperimento globale ha mostrato una migliore abilità del modello, soprattutto alle medie latitudini e nell'emisfero settentrionale. La maggior parte delle variabili meteorologiche ha mostrato una modellazione migliorata, in particolare la temperatura dell'aria e l'umidità specifica.

Per testare il modello in un ambiente locale, i ricercatori hanno studiato un evento di bassa pressione sul Giappone che si è verificato ad aprile, 2013. Con i dati sugli isotopi del vapore acqueo inclusi, il modello è stato in grado di simulare meglio l'andamento generale della pressione di questo evento.

L'autore corrispondente Kei Yoshimura afferma:"Il nostro è il primo studio ad assimilare le osservazioni satellitari reali degli isotopi del vapore acqueo con un modello di circolazione generale ed esaminare gli effetti sulla modellazione delle dinamiche sia globali che locali. Con i miglioramenti che abbiamo osservato, e con la crescente disponibilità di misurazioni isotopiche satellitari, prevediamo ulteriori miglioramenti alle previsioni meteorologiche in futuro sulla base dei dati sugli isotopi".