Исследователи Вашингтонского университета отслеживают глобальные молнии с земли более десяти лет. Молния связана не только с общественной безопасностью — данные о ударах молнии недавно были введены в прогнозирование погоды, и новое исследование UW показывает способы их применения при прогнозировании штормов.
«Когда вы видите много молний, ??вы знаете, где конвекция или восходящее движение, вызванное высокой температурой, является наиболее сильным, а шторм — наиболее интенсивным», — сказал соавтор Роберт Холзуорт, профессор Земли и космических наук из Университета штата Вашингтон. . «Почти все молнии происходят в облаках со льдом и с сильным восходящим потоком».В недавней статье, опубликованной в Журнале атмосферных и океанических технологий Американского метеорологического общества, представлен новый способ преобразования ударов молний в информацию, имеющую отношение к погоде. Национальная метеорологическая служба США начала использовать молнии в своих самых сложных прогнозах.
Однако этот метод является более общим и может использоваться в самых разных системах прогнозирования в любой точке мира. Авторы проверили свой метод на двух случаях: грозовая система Деречо летом 2012 года, которая прокатилась по США, и торнадо 2013 года, унесшее жизни нескольких человек на Среднем Западе. «Использование данных о молниях для изменения влажности воздуха было достаточно, чтобы резко улучшить краткосрочный прогноз сильного дождя, ветра и шторма», — сказал первый автор Кен Диксон, бывший аспирант Университета штата Вашингтон, который сейчас работает в The Weather Company. Его простой метод может также улучшить среднесрочные прогнозы на более чем несколько дней в тех частях мира, где мало или совсем нет наземных наблюдений.
В исследовании использовались данные из всемирной сети определения местоположения молний WorldWide Lightning Location Network, которая имеет глобальный учет ударов молний с 2004 года. Директор Хольцворт — физик плазмы, которого интересует, что происходит на внешних границах атмосферы.
Но сеть также продает свои данные коммерческим и государственным учреждениям и работает с учеными из Университета штата Вашингтон и других стран.Несколько лет назад Хольцворт объединил усилия с коллегами из Департамента атмосферных наук UW, чтобы использовать молнии для улучшения прогнозов конвективных штормов, больших штормов, вызывающих грозы и торнадо.
Помимо наземных станций, прогнозы погоды в значительной степени зависят от метеорологических спутников для получения информации для запуска или «инициализации» числовых моделей прогнозирования погоды, которые являются основой современного прогнозирования погоды.Чего не хватает, так это точной информации в реальном времени о влажности воздуха, температуре и скорости ветра в местах, где нет наземных станций.
«У нас меньше навыков для работы с грозами, чем с почти любым другим метеорологическим явлением», — сказал соавтор Клифф Масс, профессор атмосферных наук из Университета штата Вашингтон. «Этот документ показывает многообещающую информацию о молниях. Результаты показывают, что данные о молниях могут улучшить прогнозы гроз и конвекции с высоким разрешением».
Новый метод может быть полезен при прогнозировании штормов над океаном, где нет наземных инструментов. По словам Мэсса, лучшее знание грозовых тропических штормов в океане может улучшить прогнозы погоды вдали от экватора, поскольку многие глобальные погодные системы берут свое начало в тропиках.Исследование финансировалось НАСА и Национальным управлением океанических и атмосферных исследований.
Грег Хаким, профессор атмосферных наук из Университета штата Вашингтон, является другим соавтором. Всемирная сеть определения местоположения молний началась в 2003 году с 25 участков обнаружения.
Сейчас он включает около 80 хост-сайтов в университетах и ??государственных учреждениях по всему миру, от Финляндии до Антарктиды.Последние размышления о том, как возникают молнии, заключаются в том, что частицы льда в облаках разделяются на более легкие и тяжелые части, и это создает заряженные области внутри облака. Если сильные восходящие потоки ветра делают это разделение по высоте достаточно большим, электрический ток течет, чтобы компенсировать разницу в заряде.Молния создает электромагнитный импульс, который может пройти четверть пути вокруг планеты за доли секунды.
На каждом узле сети Lightning установлена ??антенна высотой от 8 до 12 футов, которая регистрирует частоты в диапазоне 10 килогерц и отправляет эту информацию на звуковую карту портативного компьютера, подключенного к Интернету. Когда по крайней мере пять станций записывают импульс, компьютеры в UW регистрируют удар молнии, а затем триангулируют время прихода на разных станциях, чтобы точно определить местоположение.Онлайн-карта сети показывает удары молнии в Google Планета Земля за последние 30 минут. Альтернативный дисплей показывает последние 40 минут молний в разных частях мира поверх облачных карт НАСА, которые обновляются со спутников каждые 30 минут.
Программа является самой продолжительной глобальной сетью определения местоположения молний в реальном времени, и ею управляет исследовательское сообщество в рамках глобального сотрудничества.Молния уже убивает сотни людей каждый год.
Эта угроза может расти — недавнее исследование показало, что с изменением климата молнии станут более частыми.«До тех пор, пока у нас не будет больше данных, все еще не решены какие-либо долгосрочные изменения», — сказал Холцуорт. «Но есть анекдотические свидетельства того, что мы видим удары молнии в местах, где люди не ожидают этого, что делает их более смертоносными».
19 ноября НАСА планирует запустить новый спутник GOES-R, который станет первым геостационарным спутником, который будет включать в себя инструмент для непрерывного наблюдения за импульсами молний. Хольцворт поможет откалибровать новый прибор, который использует яркость для определения молнии, по сетевым данным. НАСА также профинансировало недавнее исследование как одно из потенциальных приложений для наблюдений за молниями.«GOES-R предложит более точные и полные наблюдения за молниями над Северной и Южной Америкой, которые дополнят наши глобальные данные», — сказал Холцуорт. «Этот запуск долгождался в сообществе исследователей молний.
Он может улучшить наше понимание молний, ??как опасности, так и инструмента прогнозирования».