Comprendere il ruolo delle nuvole nel bilanciare l'energia interna e esterna della Terra significa guardare le nuvole da tutti i lati. I ricercatori hanno confrontato i dati di strumenti satellitari e terrestri che esaminano molte caratteristiche delle nuvole che hanno a che fare con la loro capacità di assorbire, riflettere, e disperdere l'energia solare. Le loro scoperte aiuteranno i modellisti del clima a rappresentare meglio l'importante ruolo delle nuvole nel bilancio energetico della Terra. Credito:Pearson Education
Dipende dal punto di vista. Questo è ciò che i ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory e i loro colleghi hanno scoperto quando hanno esaminato il motivo per cui le misurazioni delle nuvole da satellite e da terra a volte non sono d'accordo. Ora, i ricercatori hanno utilizzato misurazioni localizzate per verificare quanto bene i due tipi di misurazioni concordassero. Hanno trovato notizie per lo più positive. Molte delle misurazioni si traducono in dati simili, ma alcuni no. E ora i ricercatori sanno perché.
"Abbiamo esaminato i recuperi dei satelliti che navigano sopra un sito della struttura di ricerca sul clima per la misurazione delle radiazioni atmosferiche (ARM) su un'isola atlantica, dove dozzine di strumenti terrestri puntati verso il cielo stanno raccogliendo dati, " ha detto il dottor Steve Ghan, scienziato atmosferico al PNNL. "Dove le due serie di misurazioni divergono è il raggio effettivo della goccia, una misurazione che ci fornisce informazioni importanti su quanto bene una nuvola riflette l'energia del sole".
Il lavoro ha coinvolto ricercatori dell'Università del Maryland-Contea di Baltimora, Università dell'Arizona, Università del Nord Dakota, Laboratorio nazionale del Pacifico nord-occidentale, NASA Goddard Space Flight Center e NASA Langley Research Center.
Le nuvole sono i vigili urbani dell'energia solare. Sono i principali attori nel modo in cui l'energia della Terra viene bilanciata. Le nuvole possono far passare l'energia solare, farla rimbalzare nello spazio o intrappolare quell'energia vicino alla Terra quando viene riflessa dalla superficie. Le nuvole sono notoriamente difficili da rappresentare quando si modella il clima, ma sono importanti da ottenere a causa del loro enorme impatto sul bilancio energetico della Terra. E mentre il clima cambia, il loro ruolo diventerà ancora più importante da capire.
Immagini satellitari di MODIS che guardano le Azzorre. Il punto verde evidenzia il sito. Credito:Pacific Northwest National Laboratory
I satelliti forniscono una copertura quasi globale delle misurazioni del cloud, mentre gli strumenti a terra forniscono una maggiore precisione. Il recupero delle proprietà delle nuvole via satellite fornisce preziosi controlli sulle simulazioni delle nuvole fatte dai modelli climatici, ma anche l'accuratezza di questi ritrovamenti è limitata dalle ipotesi sulle proprietà della superficie sottostante. Le misurazioni basate sulla superficie (dal basso verso l'alto) non sono influenzate dalle proprietà della superficie, quindi sono viste più accurate dei recuperi dallo spazio. I recuperi basati sulla superficie possono quindi fornire misurazioni di riferimento per valutare quelle dai satelliti. In questo documento, i ricercatori stanno mirando specificamente al confronto per trovare quali misurazioni concordano più di altre.
Il team di ricerca ha utilizzato i recuperi dello spettroradiometro di imaging a risoluzione moderata (MODIS), uno strumento scientifico lanciato in orbita terrestre a bordo dei satelliti Terra e Aqua. Il team ha utilizzato due prodotti di dati basati su satellite. Uno è stato sviluppato dal team scientifico del Goddard Space Flight Center della NASA dai prodotti di proprietà cloud basati su MODIS chiamati GSFC-MODIS. Un secondo è stato sviluppato dal NASA Langley Research Center dal progetto Clouds and Earth's Radiant Energy System (CERES), chiamato CERES-MODIS. Gli strumenti di caratterizzazione delle nuvole a terra sono stati implementati dal sito mobile ARM Climate Research Facility sull'isola di Graciosa nelle Azzorre vicino al Portogallo per 21 mesi dal 2009 al 2010. Gli strumenti ARM Mobile Facility hanno fornito una varietà di osservazioni di nuvole e aerosol, così come i relativi campi di radiazione e le condizioni meteorologiche, chiave per comprendere una serie di condizioni ambientali che influenzano le nuvole.
Nel confrontare i dati satellitari e terrestri, la co-ubicazione dei recuperi è fondamentale. Gli strumenti a terra effettuano osservazioni a punto singolo, mentre gli imager satellitari come MODIS scattano istantanee istantanee di una vasta area. Lo strumento MODIS non passa esattamente sopra il sito ARM nelle Azzorre, quindi il confronto dei recuperi è stato espresso in termini di distanza tra i recuperi.
L'analisi del team ha trovato un buon accordo tra due diversi set di recuperi dallo strumento satellitare MODIS per la profondità ottica delle nuvole e il raggio effettivo delle goccioline, e buon accordo tra i recuperi MODIS e ARM della profondità ottica della nuvola. Ma i recuperi MODIS e ARM del raggio effettivo delle gocce sono costantemente diversi. Questa differenza è stata attribuita al diverso angolo di visione degli strumenti, con il raggio della goccia di rilevamento MODIS vicino alla sommità della nuvola e il raggio della goccia di rilevamento ARM vicino alla base della nuvola, dove le gocce sono più piccole. Come ci si può aspettare, il confronto tra i recuperi MODIS e ARM dipende da quanto i recuperi erano vicini l'uno all'altro.
I ricercatori stanno ora utilizzando questi dati per valutare le nuvole simulate dai modelli climatici globali.
