Verbetering van de voorspellingen voor een groot aantal zware weersomstandigheden is mogelijk dankzij een uitgebreidere methode voor het meten van de diepte van de grenslaag van de aarde, ontwikkeld door onderzoekers van Penn State.

De grenslaag is de atmosfeerlaag die zich het dichtst bij de aarde bevindt, minder dan een mijl van de oppervlakte. Omdat het de laag is die het meest wordt beïnvloed door de convectieve warmte van het aardoppervlak, het is verantwoordelijk voor plotselinge weersveranderingen zoals onweersbuien.

De grenslaag dankt zijn naam aan dingen zoals vervuiling, smog, rook van bosbranden, en andere deeltjes in de lucht die hoger in de atmosfeer stijgen. Terwijl de zon het aardoppervlak verwarmt, het verwarmt ook de lucht. Deze warme lucht stijgt op, het verdiepen van de grenslaag.

In onderzoek gepubliceerd in de Journal of Atmospheric and Oceanic Technology , onderzoekers toonden aan hoe 159 momenteel werkende weerradars, live, spoor grenslaag diepte, die voortdurend eb en vloed. Dat is belangrijk omdat de diepte van de grenslaag momenteel twee keer per dag wordt gemeten door weerballonnen te lanceren vanaf ongeveer 100 locaties in het hele land.

Naast het feit dat ze in realtime worden verzameld, radarmetingen geven een completere analyse van de grenslaag door verticale en horizontale impulsen uit te zenden om te registreren of er sneeuw, regen of insecten aanwezig zijn.

Onnauwkeurigheden in grenslaagbeoordeling leiden tot aanzienlijke fouten in prognoses, zei John Banghoff, afgestudeerde student meteorologie, Penn State. Banghoff zei dat deze onnauwkeurigheden leiden tot slechte prognoseresultaten.

"Als we de nauwkeurigheid van de eerste informatie kunnen verbeteren, dat zal in de toekomst een betere voorspelling krijgen, "Banghoff zei. "De schattingen van de grenslaag zijn in de meeste modellen een factor twee afwijkend, wat erg belangrijk is. Als je een fout van 200 procent in je model hebt, het zal niet erg goed werken."

Naast de modellering van zwaar weer, inzicht in de diepte van de grenslaag zou modellen voor luchtvervuiling en voorspelling van natuurbranden kunnen verbeteren. Een rapport uit 2009 van de National Research Council benadrukte beperkingen van grenslaagdiepte-monitoring als een groot probleem, erop wijzend dat andere monitoringmethoden moeten worden onderzocht.

Onderzoekers gebruikten de Weather Surveillance Radar-1988 Doppler (WSR-88D) -radar in Central Oklahoma om het vermogen van radars om de diepte van de grenslaag te beoordelen, te testen. Banghoff zei dat de radars een betere ruimtelijke resolutie boden dan weerballonnen en net zo nauwkeurig waren in het voorspellen van de diepte van de grenslaag. op basis van de resultaten van dit onderzoek. Deze methoden zijn ook getest in acht verschillende regio's in het hele land, op locaties zoals Minnesota in februari tot Arizona in augustus, het aantonen van de seizoensgebonden betrouwbaarheid van deze methode.

"We hebben laten zien dat de weerballonnen, die de basis zijn, redelijk goed te vergelijken met de radarwaarnemingen. Toen we ontdekten dat de radar nauwkeurige informatie bood, we begonnen radargegevens te gebruiken om de diepte van de grenslaag gedurende de dag te volgen."

Onderzoekers zijn van plan om deze nieuw verkregen radargegevens te gebruiken om in modellen te passen, om te zien of de realtime gegevens de modellen verbeteren. Ze zullen meer dan vier jaar aan gearchiveerde gegevens gebruiken om de modellen verder te verkennen en te verfijnen.

Warme lucht zorgt voor een dop op de atmosfeer, daaronder koelere lucht vast te houden. Tijdens zware weersomstandigheden, Banghoff zei, de lucht eronder zal opwarmen en die dop doorboren, het creëren van enorme cumulonimbus onweerswolken.

Banghoff zei dat een soortgelijk fenomeen kan worden waargenomen aan het aardoppervlak tijdens mistgebeurtenissen, waar druppeltjes koelte, vochtige lucht wordt opgevangen door de warmere lucht van bovenaf.

"Het is een beetje een obscuur ding, "Zei Banghoff. "Mensen weten niet wat de grenslaag is, maar als je het plaatst in de context van bosbranden en luchtvervuiling en zware stormvoorspellingen, dan heeft het veel relevantie."