Các nhà nghiên cứu đã cách mạng hóa các nghiên cứu về khí quyển với JAGUAR-DAS, một hệ thống mới kết hợp dữ liệu quan sát với các mô hình số để khám phá khí quyển cho đến tận rìa thấp của không gian.
Kéo dài gần hai thập kỷ, tập dữ liệu này có thể cải thiện các mô hình khí hậu và dự báo thời tiết, đồng thời mở ra cánh cửa cho nghiên cứu hợp tác giữa các nhà khoa học về khí quyển và không gian, có khả năng thay đổi cách chúng ta hiểu về tương tác giữa Trái Đất và không gian.
Nghiên cứu khí quyển mang tính đột phá
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tokyo đã phát triển một tập dữ liệu mang tính đột phá bao trùm toàn bộ bầu khí quyển, mở ra cánh cửa cho các nghiên cứu ở những khu vực trước đây khó có thể khám phá. Sử dụng hệ thống đồng hóa dữ liệu sáng tạo có tên JAGUAR-DAS, tích hợp mô hình số với dữ liệu quan sát, nhóm đã biên soạn gần 20 năm dữ liệu khí quyển. Tập dữ liệu này bao gồm nhiều lớp khí quyển, từ mặt đất đến rìa không gian.
Bằng cách phân tích cách các lớp này tương tác theo chiều dọc và toàn cầu, các nhà khoa học hy vọng sẽ cải thiện các mô hình khí hậu và nâng cao dự báo thời tiết theo mùa. Dữ liệu cũng cung cấp cơ hội hợp tác giữa các nhà khoa học về khí quyển và không gian, cung cấp những hiểu biết mới về cách không gian và bầu khí quyển của chúng ta tương tác để tác động đến sự sống trên Trái đất.
Than phiền về thời tiết — và đổ lỗi cho các nhà dự báo khi dự đoán không chính xác — là trò tiêu khiển phổ biến. Tuy nhiên, dự đoán thời tiết không phải là nhiệm vụ đơn giản. Bầu khí quyển là một hệ thống phức tạp, có sự kết nối với nhau với nhiều lớp, và biến đổi khí hậu đang khiến việc dự đoán cả xu hướng dài hạn và các sự kiện thời tiết cực đoan, đột ngột trở nên khó khăn hơn.
Đồ họa thông tin này cho thấy nhiều lớp khí quyển của chúng ta, trải dài từ mặt đất lên không gian và cách bộ dữ liệu mới so sánh về phạm vi phủ sóng với các bộ dữ liệu hiện có. Tín dụng: D.Koshin, K. Sato, S. Watanabe và K. Miyazaki, 2025/ Tiến bộ trong Khoa học Trái đất và Hành tinh (PEPS)
Ra mắt JAWARA: Bộ dữ liệu khí quyển mới
Để giúp vượt qua những thách thức ngày càng tăng này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một tập dữ liệu về toàn bộ bầu khí quyển. Từ tháng 9 năm 2004 đến tháng 12 năm 2023, nó trải dài trên nhiều tầng của bầu khí quyển từ mặt đất lên đến rìa dưới của không gian, cách bề mặt Trái đất khoảng 110 km. Khu vực giữa khoảng 50 km đến 110 km (mặc dù phạm vi chính xác có thể thay đổi) đặc biệt đáng quan tâm, vì nó nổi tiếng là khó nghiên cứu đến mức trước đây nó được gọi là "ignorosphere".
Khu vực này quá thấp để vệ tinh quan sát và quá cao để khinh khí cầu quan sát, dẫn đến thiếu dữ liệu và do đó thiếu nghiên cứu. Tuy nhiên, đây là một khu vực hấp dẫn, đặc trưng bởi thủy triều khí quyển toàn cầu rộng lớn và sóng trọng trường quy mô nhỏ ảnh hưởng đến gió và nhiệt độ. Nó cũng đóng vai trò quan trọng trong cường độ tác động của các sự kiện thời tiết không gian.
Thời tiết của chúng ta bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, ở mặt đất (như núi và hoạt động của con người), tương tác trong bầu khí quyển và không gian (như cực quang và từ trường). Tín dụng: Kaoru Sato
Thông tin chi tiết và cơ hội từ bộ dữ liệu mới
Giáo sư Kaoru Sato từ Đại học Tokyo giải thích: “Bộ dữ liệu JAWARA (Phân tích lại toàn bộ khí quyển trung tính JAGUAR-DAS) là một công cụ nghiên cứu mạnh mẽ, lần đầu tiên giúp hiểu được về mặt định lượng quá trình lưu thông chung của khí quyển và cấu trúc phân cấp của sóng và xoáy ở tầng trung lưu (nằm trên tầng bình lưu và cách bề mặt Trái đất khoảng 50-90 km) và tầng nhiệt quyển dưới (cách bề mặt Trái đất khoảng 90-110 km), bao gồm cả tầng không khí”.
“Nếu chúng ta có thể hiểu rõ hơn về các lớp này, khả năng ứng phó với biến đổi khí hậu sẽ được cải thiện, thời gian dự báo theo mùa được kéo dài hơn và hiểu biết sâu hơn về các hiện tượng thời tiết không gian”.
Tiến bộ Khoa học Khí quyển và Không gian
Nhóm đã phát triển hệ thống đồng hóa dữ liệu tốc độ cao JAGUAR-DAS mới của mình như một phần của dự án quốc tế do Sato dẫn đầu. Hệ thống tích hợp dữ liệu quan sát vào mô hình số, sau đó có thể tạo ra dữ liệu về các điều kiện khí quyển. Bộ dữ liệu kết quả, có tên là JAWARA, giúp thực hiện phân tích chi tiết về sự lưu thông chung của khí quyển và cấu trúc phân cấp của nó.
“Các mô hình lưu thông chung của khí quyển trải dài đến tận rìa dưới của không gian chỉ được phát triển bởi một số ít các viện nghiên cứu trên thế giới, bao gồm cả viện của chúng tôi,” Sato cho biết. “Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng các hiện tượng cực đoan ở tầng bình lưu có thể bắt đầu ít nhất là ở tầng trung lưu trên. Do đó, việc giải thích định lượng các hiện tượng ở tầng trung lưu và tầng nhiệt dưới là cực kỳ quan trọng đối với dự báo thời tiết.”
Bộ dữ liệu hiện đã có sẵn công khai và nhóm dự định sử dụng nó để nghiên cứu sự lưu thông quy mô lớn và cấu trúc phân cấp trong khí quyển, cũng như các mối liên kết theo chiều dọc và liên bán cầu (tức là giữa bán cầu Bắc và Nam). Họ cũng hy vọng sẽ hợp tác với các nhà khoa học vũ trụ để nghiên cứu các tương tác giữa khí quyển và không gian, đặc biệt là tầng trung lưu (nơi hình thành các đám mây cao nhất) và tầng điện ly (nằm trong tầng nhiệt và cách bề mặt Trái đất khoảng 60-300 km, nơi có nhiều vệ tinh).
Tài liệu tham khảo: “Phân tích lại toàn bộ bầu khí quyển trung tính của JAGUAR-DAS: JAWARA” của Dai Koshin, Kaoru Sato, Shingo Watanabe và Kazuyuki Miyazaki, ngày 10 tháng 1 năm 2025, Tiến bộ trong Khoa học Trái đất và Hành tinh .
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
