В России разработали интересную методику прогнозирования погоды с помощью измерения гравитационных и инфразвуковых волн в земной атмосфере. Учёные пока не могут напрямую фиксировать эти волны, но исследователи придумали простой способ измерить их колебания: по регистрируемым параметрам давления у поверхности Земли можно вычислить волновые процессы в атмосфере. Такой способ улучшит понимание и прогнозирование погодных явлений и их последствий в условиях недостатка данных из верхних слоев атмосферы. Методику продемонстрировали в Балтийском федеральном университете (БФУ) имени Иммануила Канта.

Энергетическим источником большинства метеорологических явлений являются конденсация пара или испарение воды в тропосфере — нижнем, наиболее близком к поверхности Земли слое атмосферы. Например, по такому принципу зарождаются тропические циклоны, которые могут сопровождаться опасными грозами, штормовыми ветрами, ливнями. Эти явления генерируют в атмосфере внутренние гравитационные и инфразвуковые волны, которые обладают такой низкой частотой, что человеческое ухо не может их уловить. Казалось бы, их можно отслеживать и использовать в составлении прогнозов и в компьютерном моделировании, однако сложность заключается в нехватке экспериментальных данных с тропосферных высот. Вместе с тем эти же процессы вызывают у поверхности Земли колебания атмосферного давления, которые успешно фиксировать приборами.

Ученые из БФУ с коллегами выяснили, как по колебаниям давления на поверхности земли вычислить распространяющиеся в атмосфере инфразвуковые и внутренние гравитационные волны. Они по отдельности рассмотрели волны от локального тропосферного источника и от волновых колебаний давления на поверхности Земли, создаваемых этим источником. Сравнив их, специалисты предложили, как при моделировании обычно неизвестный тропосферный источник волн можно заменить регистрируемыми на поверхности Земли колебаниями давления. На их основе строится специальный модифицированный поверхностный источник, учитывающий, что от тропосферного источника распространяются две волны: одна направлена вверх, а другая — к поверхности Земли, но, отражаясь от неё, снова направляется вверх. Таким образом, волновая картина в атмосфере определяется взаимным сочетанием двух этих волн.

Теперь, используя в расчётах экспериментально регистрируемые изменения давления, можно с большой точностью предсказать волновые колебания в атмосфере от метеорологических образований, а, следовательно, и спрогнозировать их влияние на атмосферу.