Гравитационные волны влияют на погоду и климат

Гравитационные волны формируются в атмосфере в результате дестабилизирующих процессов, например, на атмосферных фронтах, во время штормов или при обтекании воздушными массами горных хребтов. Их эффекты можно учесть в моделях погоды и климата только путём включения специальных параметризаций. Исследовательское подразделение «MS-GWaves» под руководством Университета Гёте во Франкфурте, финансируемое Немецким научно-исследовательским обществом, разработало такие параметризации и продолжит их тестирование.

Несмотря на относительно короткие длины волн (от сотен метров до сотен километров), эти волны существенно влияют на перенос водяного пара, крупномасштабные ветры и распределение температуры, особенно в верхних слоях атмосферы. Это воздействие распространяется и на нижние слои, делая реалистичное моделирование погоды и климата невозможным без учёта гравитационных волн. Они также важны для прогнозирования турбулентности в авиации и являются фактором экстремальных погодных явлений.

В ходе крупной измерительной кампании с использованием радаров, лидаров, ракет и исследовательских самолётов участники проекта детально задокументировали формирование волн и уточнили гипотезы об их возникновении и распространении. Это позволило значительно улучшить их воспроизведение в численных моделях высокого разрешения.

На основе этих данных учёные, под руководством профессора Ульриха Ахаца, усовершенствовали параметризации для моделей погоды и климата с более грубым разрешением, в частности, для модели ICON, используемой Немецкой метеорологической службой (DWD) и Институтом метеорологии им. Макса Планка. Новая модель UA-ICON обеспечивает более точные прогнозы для верхней атмосферы и позволяет либо напрямую моделировать волны, либо использовать параметризации. Вторая фаза проекта посвящена интеграции и тестированию этих улучшенных параметризаций, а также изучению их влияния на прогнозы погоды и климатические расчёты, включая важное взаимодействие гравитационных волн с ледяными облаками (перистыми).