Grote dekken van dicht bij elkaar staande stratocumuluswolken zweven boven de oceaan en bedekken uitgestrekte gebieden - letterlijk duizenden kilometers van de subtropische oceanen - en blijven weken tot maanden hangen.

Deze zeewolken reflecteren meer zonnestraling dan het oppervlak van de oceaan, zorgt voor een verkoelend effect op het aardoppervlak. Stratocumuluswolken zijn een belangrijk onderdeel van de stralingsbalans van de aarde en zijn cruciaal voor de aardesysteemmodellen (ESM's) die worden gebruikt om toekomstige klimaatomstandigheden te voorspellen.

Om cloudrepresentaties in ESM's te verbeteren, onderzoekers van de nationale laboratoria Lawrence Livermore en Argonne hebben ze vergeleken met waarnemingen van de gebruikersfaciliteit Atmospheric Radiation Measurement (ARM).

Met steun van ARM en het Atmospheric System Research (ASR)-programma van het Amerikaanse Department of Energy (DOE), onderzoekers combineerden metingen van ARM's oostelijke Noord-Atlantische atmosferische observatorium om eigenschappen van waterdamp en motregen in en onder de wolken af ​​te leiden.

Binnen en onder deze mariene cloudsystemen is constant motregen aanwezig. Het is een sleutel voor het verkrijgen van nauwkeurigere klimaatvoorspellingen omdat de aanwezigheid ervan invloed heeft op en wordt beïnvloed door turbulentie - snel veranderende luchtbewegingen die voornamelijk verantwoordelijk zijn voor de levensduur van wolken.

Argonne's Virendra Ghate en Maria Cadeddu waren geïnteresseerd in geofysische variabelen, zoals het gehalte aan wolkenwater en de deeltjesgrootte van de motregen. Dus ontwikkelden ze een algoritme dat alle noodzakelijke parameters ophaalde die betrokken zijn bij motregen-turbulentie-interacties. Het algoritme maakt gebruik van ARM-radar, lidar, en radiometergegevens om de geofysische variabelen van belang af te leiden:grootte (of diameter) van neerslagdruppels, hoeveelheid vloeibaar water overeenkomend met wolkendruppels, en neerslagdruppels.

"De analyse van de ontwikkelde dataset stelde ons in staat om aan te tonen dat motregen de turbulentie onder stratocumuluswolken vermindert, iets dat in het verleden alleen door modelsimulaties werd aangetoond, " zegt Ghate, een atmosferische wetenschapper uit Argonne. "De rijkdom van de ontwikkelde gegevens zal ons in staat stellen om in de toekomst verschillende fundamentele vragen met betrekking tot motregen-turbulentie-interacties te beantwoorden."

Hun resultaten leidden tot een samenwerking met modelbouwers uit Livermore. In die poging, het team gebruikte ARM-waarnemingen om de weergave van motregen-turbulentie-interacties in DOE's Energy Exascale Earth System Model (E3SM) te verbeteren.

"De observatiereferenties van onze Argonne-medewerkers hebben ons geholpen te identificeren dat E3SM versie 1 onrealistische motregenprocessen produceert, " zegt Livermore-stafwetenschapper Xue Zheng, die een paper in het tijdschrift leidde? Maandelijkse weerbeoordeling gericht op een case study van de veldcampagne Marine ARM GPCI Investigation of Clouds (MAGIC) van 2012-2013 in de oostelijke Stille Oceaan. "Onze gezamenlijke studie impliceert dat uitgebreide onderzoeken van de gemodelleerde wolken- en motregenprocessen met observatiereferenties nodig zijn voor de huidige klimaatmodellen."