Att fastna på en lerig väg är ett besvär för alla, men för den amerikanska armén kan det vara mycket allvarligare – en fråga om liv och död i vissa delar av världen. Det är en av anledningarna till att U.S. Air Force HQ 557th Weather Wing nu använder data om markfuktighet från en NASA-satellit i väderprognoserna, varningar och råd som den utfärdar för armén och flygvapnet.

NASA:s Soil Moisture Active Passive (SMAP) rymdfarkost, lanserades 2015 och sköts av NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, mäter mängden vatten i de översta två tum (5 centimeter) av jorden. SMAP-data i nästan realtid började strömma in i flygvapnets datorer den 19 november för att användas inom modelleringsmiljön som drivs av NASA:s Land Information System (LIS). Denna implementering kommer att vara den första instansen av assimilering av SMAP-data i en operationell, nästan realtidsmiljö i världen.

Förutom att diktera hur lerig eller torr markytan är, Jordfuktighet är också en viktig väderframställare:den avdunstar till vattenånga, stiger och kondenserar till moln. "Prognosmodellens utdata kommer att vara olika beroende på om jorden är torr eller fuktig, " sa Frank Ruggiero, ledande ingenjör för USAF:s Numerical Weather Modeling-program, drivs av Hanscom Air Force Base i Lexington, Massachusetts. "Ibland kan dessa skillnader avsevärt påverka den övergripande prognosen."

Under 2005, flygvapnets 557:e väderflygel vid Offutt Air Force Base nära Omaha, Nebraska, tänkte ersätta sitt befintliga markinformationssystem. Det året, de samarbetade med NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, att samarbeta kring utvecklingen av LIS, en mjukvaruram som integrerar satellit- och markbaserad data med hjälp av avancerade matematiska tekniker för att förbättra prestandan hos väder- och klimatdatormodeller.

"Den ursprungliga idén var att använda NASA:s toppmoderna modelleringssystem för att snabbare flytta nya forskningsrön och datakällor till flygvapnets operationer, " sa Goddards Sujay Kumar, WHO, med Christa Peters-Lidard, är den tekniska ledaren för övergången av LIS till flygvapnet. "Det kickstartade en 15-årig relation med flygvapnet."

NASA-Air Force LIS-teamet började undersöka möjligheten att lägga till SMAP-data till landinformationssystemet redan innan satelliten lanserades. Flygvapnets prognosverktyg använde redan markfuktighetsdata från äldre satelliter, sa Kumar. "Men när vi väl hade SMAP-data och genomförde flera studier för att titta på kvaliteten på dem, vi var glada över att finna att dess höga informationsinnehåll sannolikt skulle förbättra noggrannheten av markfuktighetskarakteriseringen i flygvapnets system, " tillade Kumar.

Militära väderprognoser är olika

Armén och flygvapnet har specifika informationsbehov som civila väderprognoser inte adresserar. "Vi tenderar att vara väldigt fokuserade på väderpåverkan, och vissa är unika jämfört med effekterna för civila, " sa Ruggiero. "Du, som en vanlig person, kanske vill veta om det är mestadels soligt eller mestadels molnigt så att du vet om det är en bra stranddag. Men moln påverkar signalen från mycket av den instrumentering vi använder, så vi behöver detaljerad, 3D-molnskildring för att veta hur mycket vår signal kommer att påverkas."

Det betyder inte, dock, att militären måste bygga en väderprognosmodell från grunden. Istället, det förbättrar en civil vädermodell – Unified Model, utvecklat av Storbritanniens Met Office – för att skapa ett system som kan producera de skräddarsydda prognoser som användarna behöver.

Flygvapnet är en partner till Met Office och ett tiotal andra väderbyråer som använder och anpassar Unified Model. Den har använt modellen – som anses vara en av de bästa i världen – som grund för sin egen primära prognosmodell sedan 2015. Eftersom andra amerikanska koalitionspartner, inklusive Storbritannien, Australien och Sydkorea, använder den också, flygvapnet är försäkrat om att i gemensamma aktioner, partnerna arbetar med samma grundläggande väderantaganden.

En bred, och breddning, Värde

Forskare på Met Office tittar också på nya funktioner som skapats av partnerna och kan välja att införliva dem i Unified Model. Jerry Wegiel, en NASA Goddard-stödforskare stationerad vid Offutt Air Force Base är NASA Goddards ledande kontaktperson för Unified Model-partnerskapet. "Utvecklarna av Unified Model är i färd med att anta [NASA:s landinformationssystem] som ett resultat av detta samarbete mellan flera byråer. Det är för närvarande under validering och verifiering, men de går på vägen för att överföra den här kapaciteten till sina egna operationssviter i framtiden, " Sade Wegiel. "Flygvapnet ger värde tillbaka till Unified Model-partnerskapet."

Wegiel påpekade att LIS har andra användare förutom väderprognos, bland dem, det amerikanska jordbruksdepartementet. "USDA var en av de allra första användare. En gång i månaden producerar de jordbruksprognoser som används på platser som Chicago Mercantile Exchange, och det påverkar USA:s politik för globala jordbrukssektorer när vi försöker positionera amerikanska råvaror så att de förblir världsledande på den konkurrensutsatta scenen." Med användare inom ett brett spektrum av områden, inklusive militära och civila väderprognosmän över hela världen, SMAP:s markfuktighetsdata i LIS gynnar människor runt om i världen.