Исследователи создали инструмент для улучшения географических проекций в атмосферном моделировании

Исследователь из Университета Пенсильвании Янни Цао разработала открытый исходный код, который устраняет ошибки, возникающие при совмещении данных спутникового дистанционного зондирования с популярной моделью прогнозирования погоды WRF (Weather Research and Forecasting). Работа велась в сотрудничестве с её научным руководителем Гвидо Червоне и Национальным центром атмосферных исследований США (NCAR).

Проблема заключается в несоответствии геометрических моделей Земли. Для упрощения вычислений модель WRF, как и большинство других, предполагает, что Земля — идеальная сфера. Однако спутники фиксируют более реалистичную форму — сплюснутый сфероид, где планета расширена у экватора и сплющена у полюсов. Это несоответствие приводит к ошибкам в расчётах, особенно заметным при высоком пространственном разрешении моделей. Например, при размере сетки 0.6 мили ошибка в определении местоположения в модели WRF достигала 13 миль, что влияло на точность прогноза температуры и других переменных.

Для анализа и устранения этих ошибок Цао протестировала модель WRF на участке США площадью около 17 000 квадратных миль с разнообразным рельефом и типами землепользования. Она сравнила три сценария: данные низкого разрешения, высокого разрешения и данные, скорректированные с помощью её кода. Разработанная методология позволяет количественно оценить влияние несоответствия моделей на проекции метеорологических переменных, таких как температура, направление и скорость ветра.

"Хотя некоторые из этих ошибок могут быть небольшими, они всё равно вносят смещение в выходные данные модели, — отмечает Янни Цао. — При моделировании с очень высоким разрешением эти смещения суммируются и могут привести к значительным погрешностям в результатах". Разработанный инструмент уже используется для повышения точности моделей выбросов метана и будет становиться всё более востребованным по мере роста доступности спутниковых изображений высокого разрешения.

Исследование опубликовано в журнале Geoscientific Model Development.