I ricercatori riferiscono sulla rivista Geophysical Research Letters che l’aggiunta dei dati a microonde raccolti dai satelliti in orbita terrestre bassa ai modelli di previsioni meteorologiche computerizzati esistenti ha prodotto previsioni più accurate delle raffiche di superficie in un caso di studio del Midwest Derecho del 2020. I derechos sono linee di temporali intensi noti per i loro venti dannosi.

"Il modello computerizzato è in grado di produrre una serie di previsioni che enfatizzano costantemente le tempeste più potenti e i danni causati dal vento più forti nel luogo in cui si sono verificati", ha affermato Yunji Zhang, assistente professore presso il Dipartimento di Meteorologia e Scienze Atmosferiche della Penn State e autore principale. "Se disponiamo di questo tipo di informazioni in tempo reale, prima che si verifichino gli eventi, i meteorologi potrebbero essere in grado di individuare dove si verificheranno i danni più gravi."

La tecnica potrebbe essere particolarmente utile, hanno detto gli scienziati, in aree prive di infrastrutture di monitoraggio meteorologico a terra, come i radar tradizionalmente utilizzati nelle previsioni meteorologiche. Nello studio, i ricercatori hanno utilizzato solo i dati disponibili dalle osservazioni satellitari.

"Nelle regioni dove non ci sono osservazioni di superficie, o fondamentalmente senza radar, dimostriamo che questa combinazione di osservazioni satellitari può generare una previsione decente di eventi meteorologici gravi", ha detto Zhang. "Probabilmente possiamo applicare questa tecnica a più regioni dove non ci sono radar o osservazioni di superfici dense. Questa è la motivazione fondamentale alla base di questo studio."

La ricerca si basa sul lavoro precedente del team utilizzando l’assimilazione dei dati, un metodo statistico che mira a dipingere il quadro più accurato delle condizioni meteorologiche attuali. Ciò include anche piccoli cambiamenti nell'atmosfera in quanto possono portare a grandi discrepanze nelle previsioni nel tempo.

In un lavoro precedente, gli scienziati del Centro per le tecniche avanzate di assimilazione e prevedibilità dei dati della Penn State hanno assimilato i dati sulla temperatura della luminosità infrarossa dal satellite ambientale operativo geostazionario degli Stati Uniti, GOES-16. Le temperature di luminosità mostrano la quantità di radiazioni emesse dagli oggetti sulla Terra e nell'atmosfera e gli scienziati hanno utilizzato le temperature di luminosità degli infrarossi a frequenze diverse per dipingere un quadro migliore del vapore acqueo atmosferico e della formazione delle nuvole.

Ma i sensori a infrarossi rilevano solo ciò che accade in cima alle nuvole.

I sensori a microonde rilevano un'intera colonna verticale, offrendo nuove informazioni su ciò che accade sotto le nuvole dopo che si sono formate le tempeste, hanno detto gli scienziati.

"Solo basandosi sulla parte superiore delle nuvole, è più difficile dedurre come appare la convezione di queste tempeste al di sotto", ha detto Zhang. "Quindi questo è uno dei vantaggi derivanti dall'aggiunta delle osservazioni a microonde:possono fornire informazioni su dove si trovano le convetzioni più forti."

Combinando i dati assimilati a infrarossi e a microonde nello studio del derecho, i ricercatori sono stati in grado di prevedere la posizione delle raffiche superficiali e i valori massimi del vento in modo più accurato.

Nel lavoro futuro, Zhang ha affermato di voler applicare il metodo alle regioni che non dispongono delle risorse e delle infrastrutture per supportare osservazioni meteorologiche ad alta risoluzione spazio-temporale.

"Sappiamo che negli ultimi anni nell'Africa occidentale ci sono stati diversi momenti in cui forti piogge torrenziali hanno portato molte precipitazioni in quei paesi", ha detto Zhang. "E una caratteristica di questi paesi è che sono anche i luoghi che probabilmente saranno maggiormente colpiti dal riscaldamento globale. Quindi penso che se potessimo utilizzare queste osservazioni satellitari disponibili per fornire previsioni migliori per quelle regioni, sarebbe davvero vantaggioso per il pianeta." anche le persone lì."

Hanno contribuito dalla Penn State anche David Stensrud e Eugene Clothiaux, professori, e Xingchao Chen, assistente professore, tutti del Dipartimento di Meteorologia e Scienze dell'Atmosfera.