science >> Wetenschap >  >> Natuur

Onderzoekers stellen vast waarom satellieten en grondinstrumenten het eens zijn over sommige, niet alle cloudkenmerken

Het begrijpen van de rol van wolken bij het balanceren van de energie van de aarde, betekent dat je van alle kanten naar wolken moet kijken. Onderzoekers vergeleken satelliet- en grondinstrumentgegevens die kijken naar veel kenmerken van wolken die te maken hebben met hun vermogen om te absorberen, reflecteren, en verstrooiing van zonlichtenergie. Hun bevindingen zullen klimaatmodelleurs helpen om de belangrijke rol van wolken in de energiebalans van de aarde beter weer te geven. Krediet:Pearson Education

Het hangt af van het gezichtspunt. Dat ontdekten onderzoekers van Pacific Northwest National Laboratory en hun collega's toen ze onderzochten waarom satelliet- en grondgebaseerde wolkenmetingen het soms niet met elkaar eens zijn. Nutsvoorzieningen, onderzoekers hebben co-located metingen gebruikt om te testen hoe goed de twee soorten metingen overeenkomen. Ze vonden vooral positief nieuws. Veel van de metingen vertalen zich naar vergelijkbare gegevens, maar sommigen niet. En nu weten de onderzoekers waarom.

"We hebben gekeken naar opvragingen van satellieten die boven een Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Climate Research Facility-locatie op een Atlantisch eiland varen, waar tientallen op de grond gebaseerde instrumenten die naar de lucht zijn gericht gegevens verzamelen, " zei Dr. Steve Ghan, atmosferische wetenschapper bij PNNL. "Waar de twee reeksen metingen divergeren, is de effectieve straal van de druppel, een meting die ons belangrijk inzicht geeft in hoe goed een wolk de energie van de zon weerkaatst."

Het werk omvatte onderzoekers van de Universiteit van Maryland-Baltimore County, Universiteit van Arizona, Universiteit van Noord-Dakota, Pacific Northwest Nationaal Laboratorium, NASA Goddard Space Flight Center en NASA Langley Research Center.

Wolken zijn de verkeersagenten van zonlichtenergie. Ze zijn belangrijke spelers in hoe de energie van de aarde in balans wordt gebracht. Wolken kunnen zonlichtenergie doorlaten, kaats het terug naar de ruimte of vang die energie dicht bij de aarde wanneer het van het oppervlak wordt teruggekaatst. Wolken zijn zoals bekend moeilijk weer te geven bij het modelleren van het klimaat, maar het is belangrijk om het goed te doen vanwege hun enorme impact op de energiebalans van de aarde. En als het klimaat verandert, hun rol zal nog belangrijker worden om te begrijpen.

Satellietbeelden van MODIS die neerkijken op de Azoren. De groene stip markeert de site. Krediet:Pacific Northwest National Laboratory

Satellieten bieden een bijna wereldwijde dekking van wolkenmetingen, terwijl instrumenten op de grond een hogere nauwkeurigheid bieden. Het ophalen van cloudeigenschappen per satelliet biedt waardevolle controles op cloudsimulaties uitgevoerd door klimaatmodellen, maar zelfs de nauwkeurigheid van die opvragingen wordt beperkt door aannames over de eigenschappen van het onderliggende oppervlak. Oppervlaktemetingen (vanaf de grond naar boven kijkend) worden niet zo beïnvloed door oppervlakte-eigenschappen, dus het zijn nauwkeurigere weergaven dan opvragingen uit de ruimte. Opvragingen op het oppervlak kunnen daarom benchmarkmetingen opleveren voor het evalueren van die van satellieten. In deze krant, onderzoekers richten zich specifiek op de vergelijking om te ontdekken welke metingen meer overeenkomen dan andere.

Het onderzoeksteam gebruikte gegevens van de beeldvormingsspectroradiometer met matige resolutie (MODIS), een wetenschappelijk instrument gelanceerd in een baan om de aarde aan boord van de Terra- en Aqua-satellieten. Het team gebruikte twee satellietgebaseerde dataproducten. Een daarvan is ontwikkeld door het wetenschappelijke team van NASA Goddard Space Flight Center van de MODIS-gebaseerde cloudeigendomsproducten genaamd GSFC-MODIS. Een tweede werd ontwikkeld door het NASA Langley Research Center van het Clouds and Earth's Radiant Energy System (CERES) -project, genaamd CERES-MODIS. De instrumenten voor het karakteriseren van wolken op de grond werden gedurende 21 maanden van 2009 tot 2010 ingezet door de mobiele site van de ARM Climate Research Facility op het eiland Graciosa op de Azoren, in de buurt van Portugal. evenals gerelateerde stralingsvelden en meteorologische omstandigheden, sleutel tot het begrijpen van een aantal omgevingsomstandigheden die van invloed zijn op wolken.

Bij het vergelijken van de satelliet- en grondgegevens, de co-locatie van de retrievals is van cruciaal belang. Instrumenten op de grond maken waarnemingen op één punt, terwijl satellietbeelden zoals MODIS ogenblikkelijk snapshots maken van een groot gebied. Het MODIS-instrument gaat niet precies over de ARM-site op de Azoren, dus de vergelijking van de opvragingen werd uitgedrukt in termen van de afstand tussen de opvragingen.

De analyse van het team vond een goede overeenkomst tussen twee verschillende sets van opvragingen van het MODIS-satellietinstrument voor de optische diepte van de wolken en de effectieve druppelstraal, en goede overeenkomst tussen MODIS en ARM-opvragingen van optische diepte van wolken. Maar de MODIS- en ARM-ophaalacties van de effectieve straal van de druppel zijn consistent verschillend. Dit verschil werd toegeschreven aan de verschillende kijkhoeken van de instrumenten, met de MODIS-detectiedruppelstraal nabij de wolkentop en ARM-detectiedruppelstraal nabij de wolkenbasis, waar druppeltjes kleiner zijn. Zoals verwacht kan worden, de vergelijking van de MODIS- en ARM-ophaalacties hangt af van hoe dicht de ophaalacties bij elkaar lagen.

De onderzoekers gebruiken deze gegevens nu om wolken te evalueren die zijn gesimuleerd door wereldwijde klimaatmodellen.