Vandaag, het grootste deel van de wereldbevolking woont in steden, en een aanzienlijk deel (bijna 40 procent) woont binnen ongeveer 30 mijl van een kustlijn. Het voorspellen van lokale weerpatronen en microklimaten in deze dichtbevolkte gebieden is de sleutel tot een effectief beheer van energiebronnen, het bewaken van de luchtkwaliteit, het ontwikkelen van een veerkrachtige transportinfrastructuur, voorbereiding op natuurrampen en noodsituaties, en het waarborgen van de nationale veiligheid.

Echter, vanwege hun unieke eigenschappen, ontwikkelde stedelijke en kustgebieden behoren tot de moeilijkste plaatsen om de atmosferische omstandigheden nauwkeurig te voorspellen. Steden zijn vaak warmer dan hun voorstedelijke of landelijke omgeving omdat ze zijn gemaakt van warmte-absorberende materialen zoals beton en staal, en ze genereren een aanzienlijke hoeveelheid afvalwarmte als gevolg van industrieel energieverbruik. Hoge gebouwen leiden de luchtstroom om, windsnelheid en -richting veranderen. Door warm te duwen, vochtige oppervlaktelucht in de koelere lucht erboven, wolkenkrabbers kunnen de vorming van regenwolken bevorderen. Door deze en andere factoren, stedelijke gebieden zijn kwetsbaar voor zware onweersbuien, zwaar ijs en sneeuw, hitte en koude golven, en andere extreme weersomstandigheden die risico's vormen voor de menselijke gezondheid en veiligheid. Bijvoorbeeld, stormgerelateerde overstromingen, verergerd door de stijgende zeespiegel in kuststeden, kunnen de sluiting van metrostations afdwingen, wegen, en andere vervoerswijzen.

"Ondanks het belang ervan in de 21e eeuw, het stedelijke mens-omgevingssysteem is zeer slecht begrepen, " zei Pavlos Kollias, een atmosferische wetenschapper in de afdeling Milieu- en Klimaatwetenschappen van het Brookhaven National Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE), een professor aan de School of Marine and Atmospheric Sciences (SoMAS) aan de Stony Brook University (SBU), en een adjunct-professor in de afdeling Atmosferische en Oceanische Wetenschappen aan de McGill University. "De huidige atmosferische monitoring- en waarschuwingssystemen zijn niet voldoende om het stedelijke microklimaat te voorspellen. Vooruitgang in gedistribueerde teledetectienetwerken, numerieke meteorologische modellen, en high-performance computing zijn nodig om de lokale weersvoorspellingsmogelijkheden te verbeteren."

in 2017, Brookhaven Lab heeft het Center for Multiscale Applied Sensing (CMAS) opgericht om datagestuurd onderzoek te versnellen om betrouwbaardere weersvoorspellingssystemen voor steden en andere energiehotspots te ontwikkelen. Dit multidisciplinaire centrum brengt toonaangevende expertise samen in atmosferische sensortechnologieën en weermodellering met hoge resolutie van Brookhaven Lab's Environmental and Climate Sciences Department en Computational Science Initiative en SBU's SoMAS. Wetenschappers van CMAS definiëren belangrijke atmosferische parameters om op te nemen in stedelijke systeemmodellen op verschillende schalen - van straatniveau tot buurt, stad, en regionale niveaus - en de atmosferische metingen die nodig zijn om deze modellen te initialiseren en te valideren.

In september 2018, Brookhaven Lab heeft een nieuw mobiel laboratorium op vrachtwagens ingezet als onderdeel van de observatiemogelijkheden van CMAS. Dit mobiele laboratorium is uitgerust met verschillende state-of-the-art sensoren om wind, neerslag, luchtkwaliteit, en andere atmosferische variabelen. In de komende jaren, de truck zal naar verschillende stedelijke en kustgebieden langs de noordoostelijke megalopolis rijden - het gebied dat zich uitstrekt van Boston tot Washington, DC—om atmosferische gegevens te verzamelen ter ondersteuning van studies naar stedelijke verspreiding en offshore wind.

"De atmosferische gegevens die door de onderzoekstruck zijn verzameld, zullen ons begrip vergroten van de complexe interacties tussen mensen en stedelijke omgevingen en hoe dergelijke interacties het microklimaat van die omgevingen beïnvloeden, " zei Kollias. "Het mobiele laboratorium zal meetmogelijkheden brengen in gebieden met beperkte toegankelijkheid, en de gegevens die zijn verkregen over stedelijke atmosferische processen zullen de ontwikkeling van voorspellende modellen op alle schalen ondersteunen."