研究者らは、水蒸気を利用して風を測定するアルゴリズムを開発した。
研究チームは、アメリカ海洋大気庁（NOAA）の運用中の2機の衛星を使用して水蒸気の動きに関するデータを取得した。
この新手法は、ハリケーンや嵐などの極端な現象の予測に役立つ可能性がある。
研究者らは、水蒸気を利用して風を測定するアルゴリズムを開発した。
風の速度と方向は、気象パターンを予測する手がかりとなる。実際、風は水蒸気を集めることによって雲の形成に影響を与える。
この新手法は、極端な現象、例えばハリケーンや嵐の予測に役立つ可能性がある。
この研究は学術誌Geophysical Research Lettersに掲載されたもので、熱帯および中緯度地域における水平風の鉛直分布に関するデータを初めて提供している。研究チームは、アメリカ海洋大気庁（NOAA）の運用中の2機の衛星を使用して水蒸気の動きに関するデータを取得した。NOAAは気象予報を担う連邦政府機関である。
風は、雲、エアロゾル、水蒸気、降水、放射など、大気中のあらゆるものを結びつける。と、本研究の共著者であり、アリゾナ大学の気候力学・水文気象共同研究所長であるXubin Zeng氏は述べている。しかし、風はこれまでややつかみどころのないものであった。
「風についてはあまりよくわかっていなかった。言ってみれば、最後のフロンティアだ。だからこそ私はわくわくしている」とZeng氏は語る。
Zeng氏によれば、より高度なアルゴリズムのおかげで、研究者らは同一地点において、単一の高度だけでなく異なる高度での水平風の推定が可能になった。「これは10年前には不可能だった」と同氏は述べている。
風の測定は、通常、Zeng氏によれば3つの異なる方法で行われる。1つ目は、直径6フィートの気球の下に吊るされた計器パッケージであるラジオゾンデの使用によるものである。ラジオゾンデのセンサーは風速と風向を測定し、また気圧、気温、相対湿度を計測する。
Zeng氏によれば、ラジオゾンデ気球の欠点はコストである。1回の打ち上げには約400ドルから500ドルかかる可能性があり、アフリカやアマゾン熱帯雨林などの一部地域では、ラジオゾンデの観測地点が限られている。もう1つの制約は、ラジオゾンデは海洋上では利用できないことだとZeng氏は述べている。
風を測定する別の方法は、雲頂を利用するものである。雲頂とは、雲の上部の可視部分が位置する高度のことで、とZeng氏は説明する。静止気象衛星のデータを用いて雲頂の動きを追跡することにより、気象専門家は単一の高度における風速と風向を監視している。
しかしZeng氏によれば、雲頂は雲の高低に応じて、地表から2マイル未満または4.5マイルを超える高度に存在することがほとんどである。このため、2マイルから4.5マイルの中間高度では、風の情報が通常得られない。
ライダー（光検出と測距を意味するLidar）は、異なる高度における風の動きを精密に測定する手法であり、非常に良好なデータを提供するとZeng氏は述べている。しかし、ライダーによる測定は、1つの鉛直の「カーテン」状の断面に限られ、測定される風は通常、東西方向のものであると同氏は付け加えている。
現在、Zeng氏によれば、風の影響を直接受ける大気質や火山灰の拡散などのテーマを研究するために、専門家は風の直接測定ではなく、さまざまな情報源からの測定値を取り込む気象予報モデルを使用している。しかし、降雨がある場合にはモデルの出力は十分ではないとZeng氏は述べている。
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今回の研究では、Zeng氏と研究チームはモデルのデータの使用を避けた。代わりに、2機のNOAA衛星によって記録された水蒸気の動きのデータを使用した。NOAA衛星。両衛星は同じ方向に50分の間隔をあけて移動し、赤外線放射を通じて水蒸気の動きを検出した。
私たちの目では大気中の水蒸気のわずかな動きを検出することはできないが、主執筆者であり、Zeng氏の研究グループのメンバーであるAmir Ouyed氏は、画像処理性能に優れた機械学習アルゴリズムを用いて水蒸気を追跡した。
「数十年にわたり、人々は『雲頂や水蒸気を十分に動かして、パターンの違いが見えるようにしなければならない』と言っていた。しかし今では、そうする必要はない」とZeng氏は述べている。
「データの解像度は粗く、ピクセルサイズは100キロメートルである。これは、我々が追求している将来の衛星ミッションの実現可能性を示すものであり、そこでは10キロメートルの解像度を提供したいと考えている」とZeng氏は述べている。
Zeng氏と他機関の共同研究者は、水蒸気の動きのデータとライダーによる風の測定値を組み合わせ、全体としてより優れた風の測定を提供する新たな衛星風観測ミッションを計画している。
出典：アリゾナ大学
