Cuando pensamos en la atmósfera, tendemos a centrarnos en lo que es visible o en tus curiosidades: nubes, tormentas o cielos despejados. Sin embargo, más allá de estas capas familiares se encuentra un mundo prácticamente desconocido: la mesosfera y la termosfera. Estas regiones, situadas entre 50 y 110 kilómetros de altura, son fundamentales para comprender fenómenos como clima ondas atmosféricas extremas y los efectos del espacio en la Tierra. Pero debido a sus características únicas, han sido un territorio difícil de explorar durante décadas, ganándose el sobrenombre de “ignosfera”.
Teniendo en cuenta este contexto, un equipo japonés ha desarrollado CAMPEÓNun modelo innovador que combina observaciones y simulaciones para ofrecer una visión sin precedentes de estas capas superiores. Según el artículo publicado en Progreso en las ciencias terrestres y planetariasEste modelo integra datos atmosféricos de 2004 a 2023, cubriendo alturas desde la superficie de la Tierra hasta 110 km. Este avance promete revolucionar campos como la predicción climática y la investigación del clima espacial.
Estudiar la mesosfera y la termosfera siempre ha sido un desafío técnico y logístico. Estas capas son demasiado altas para los globos meteorológicos y demasiado bajas para la mayoría de los satélites. Como resultado, el falta de datos confiables ha limitado nuestra capacidad para comprender cómo funcionan y cómo influyen en los fenómenos globales.
La ignorantosfera está dominada por procesos fascinantes, como mareas atmosféricas globales y el pequeñas ondas gravitacionalesque afectan tanto la temperatura como los patrones de viento. Además, desempeña un papel crucial en el impacto de los fenómenos meteorológicos espaciales, como las tormentas solares, en la atmósfera de la Tierra.
“Si podemos comprender mejor estas capas, mejoraríamos nuestra capacidad de respuesta al cambio climáticoampliar el plazo de elaboración de las previsiones estacionales y avanzar en la comprensión de los fenómenos meteorológicos espaciales”, explicó. Kaoru SatoLíder del proyecto y profesor de la Universidad de Tokio.
este avance representa un cambio de paradigma. Anteriormente, los estudios de la mesosfera y la termosfera se basaban en modelos limitados y datos esporádicos. Ahora, JAWARA ofrece la posibilidad de analizar no sólo estas capas superiores, sino también cómo interactúan con las inferiores, generando una visión más completa de la atmósfera como un sistema interconectado.
El éxito de JAWARA reside en su sofisticado sistema de asimilación de datos, el JAGUAR-DAS (Modelo japonés de circulación general atmosférica para la investigación de la atmósfera superior – Sistema de asimilación de datos). Este sistema combina observaciones procedentes de satélites, como instrumentos MLS y SABLEcon simulaciones numéricas de alta resolución. El modelo abarca 124 capas verticales y utiliza un algoritmo de asimilación de datos de cuatro dimensiones (4D-LETKF), que optimiza la precisión sin requerir un costo computacional excesivo.
Entre 2004 y 2023, JAWARA procesó datos cada seis horas, generando un reanálisis completo de la atmósfera neutra. Este enfoque innovador permite identificar patrones estacionales, como el flujo de energía y el impulso entre capas, y anomalías climáticas como calentamiento repentino de la estratosfera (SSO). Estas características lo distinguen de reanálisis anteriores, que no cubrieron la mesosfera ni la termosfera.
El diseño del modelo también incluye importantes mejoras en la parametrización de las ondas gravitacionales, elemento clave para representar la dinámica atmosférica a estas altitudes. Estudios anteriores han identificado limitaciones en la representación de estas ondas en modelos de circulación general. JAWARA supera estas limitaciones integrando observaciones específicas y técnicas de modelado avanzadas.
Los resultados obtenidos con JAWARA confirman su validez y utilidad para la comunidad científica. Entre los hallazgos más notables se encuentran:
El impacto potencial de JAWARA no se limita a la investigación básica. este modelo puede mejorar significativamente las predicciones meteorológicas a medio y largo plazoademás de proporcionar información clave para mitigar los efectos de los fenómenos espaciales extremos. También ofrece oportunidades para la colaboración interdisciplinaria entre meteorólogos y físicos espaciales.
“El conjunto de datos resultante, llamado JAWARA, permite análisis detallados de la circulación general de la atmósfera y su estructura jerárquica. […] También esperamos trabajar en colaboración con científicos espaciales para estudiar las interacciones entre la atmósfera y el espacio, particularmente en regiones críticas como la mesosfera y la ionosfera”, concluyó el equipo en su publicación.
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