Förbättrad prognos för en mängd allvarliga väderhändelser kan vara möjlig tack vare en mer omfattande metod för att mäta jordens gränslagerdjup, utvecklat av Penn State -forskare.

Gränslagret är det atmosfärskikt som ligger närmast jorden, mindre än en mil från ytan. Eftersom det är det lager som påverkas mest av den konvektiva värmen från jordens yta, det är ansvarigt för plötsliga väderförändringar som åskväder.

Gränslagret får sitt namn eftersom det fångar upp saker som föroreningar, smog, rök från skogsbränder, och andra luftburna partiklar stiger högre i atmosfären. När solen värmer jordens yta, det värmer också luften. Denna varma luft stiger, fördjupning av gränslagret.

I forskning publicerad i Journal of Atmospheric and Oceanic Technology , forskare visade hur 159 för närvarande fungerande väderradarer skulle kunna, i realtid, spårgränslagerdjup, som ständigt ebbar och flödar. Det är viktigt eftersom gränslagerdjupet för närvarande mäts två gånger dagligen genom att skjuta upp väderballonger från cirka 100 platser i landet.

Förutom att samlas i realtid, radarmätningar ger en mer fullständig analys av gränsskiktet genom att skicka ut vertikala och horisontella impulser för att logga om snö, regn eller insekter förekommer.

Felaktigheter vid bedömning av gränslager leder till betydande fel i prognoser, sa John Banghoff, doktorand i meteorologi, Penn State. Banghoff sa att dessa felaktigheter leder till dåliga prognosresultat.

"Om vi ​​kan förbättra riktigheten i den ursprungliga informationen, det kommer att få en bättre prognos i framtiden, "Sade Banghoff." Uppskattningar av gränslager är av med en faktor två i de flesta modeller, vilket är mycket viktigt. Om du har 200 procent fel i din modell, det kommer inte att göra ett bra jobb. "

Förutom modeller för hårt väder, förståelse av gränslagerdjup kan förbättra modellerna för luftföroreningar och prognoser för bränder. En rapport från 2009 från National Research Council betonade begränsningar av gränsskiktets djupövervakning som ett stort problem, med hänvisning till att andra övervakningsmetoder bör utforskas.

Forskare använde Weather Surveillance Radar-1988 Doppler (WSR-88D) radar i Central Oklahoma för att testa radarnas förmåga att bedöma gränsskiktets djup. Banghoff sa att radarna erbjöd bättre rymdupplösning än väderballonger och var lika noggranna med att förutsäga gränslagerdjup, baserat på resultat från denna forskning. Dessa metoder testades också i åtta olika regioner i landet, på platser som Minnesota i februari till Arizona i augusti, som visar säsongens tillförlitlighet för denna metod.

"Vi visade att väderballongerna, som är baslinjen, jämför ganska bra med radarobservationerna. När vi upptäckte att radarn erbjöd korrekt information, vi började använda radardata för att spåra gränslagerdjupet under hela dagen. "

Forskare planerar sedan att använda denna radardata för att passa in i modeller, för att se om realtidsdata förbättrar modellerna. De kommer att använda mer än fyra års arkiverad data för att ytterligare utforska och förfina modellerna.

Varm luft skapar ett lock på atmosfären, fångar svalare luft under. Vid hårt väder, Banghoff sa, luften nedanför kommer att värmas upp och genomborra det locket, skapa massiva cumulonimbus storm moln.

Banghoff sa att ett liknande fenomen kan observeras på jordens yta under dimmahändelser, där små droppar fuktig luft fångas upp av den varmare luften ovanifrån.

"Det är lite dunkelt, "Sade Banghoff." Folk vet inte vad gränsskiktet är, men när du sätter det i sammanhang med bränder och luftföroreningar och allvarlig stormprognos har det stor relevans. "