A causa della scarsità di osservazioni utili per guidare lo sviluppo del modello, I modelli del sistema terrestre spesso mancano il bersaglio nella previsione delle nuvole tropicali e dei loro effetti sull'energia in entrata e in uscita nell'atmosfera. Per la maggior parte degli ultimi due decenni, lo strumento di ricerca sul clima del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti (DOE) per la misurazione delle radiazioni atmosferiche (ARM), una struttura per utenti scientifici, dati raccolti in tre siti di superficie nel Pacifico occidentale tropicale (TWP) per migliorare il record di dati in questa regione scarsamente campionata.

Gli scienziati del Pacific Northwest National Laboratory del DOE hanno analizzato i dati ARM TWP per valutare i risultati del modello del sistema terrestre. Hanno scoperto che gli errori del modello nella nuvolosità dipendono dalla risoluzione del modello, che possono ulteriormente portare a errori di temperatura e umidità ambiente e, a sua volta, feedback sulle nuvole

La convezione dello strato limite marino e le nuvole tropicali - elementi chiave del bilancio energetico globale e del ciclo dell'acqua - rimangono un'importante fonte di incertezza nella comprensione dei processi di feedback delle nuvole tropicali e della sensibilità climatica, e prevedere i cambiamenti del sistema Terra.

I set di dati ARM TWP a lungo termine forniscono un'eccellente risorsa per valutare i modelli del sistema Terra utilizzando approcci sia statistici che orientati ai processi e per ridurre gli errori nei trattamenti cloud. Questo approccio da misurazione a modello può essere facilmente adattato per valutare nuovi schemi in fase di sviluppo per il Modello dell'atmosfera comunitaria versione 5 (CAM5) o altri modelli del sistema Terra.

La convezione umida atmosferica nei tropici ridistribuisce il calore, umidità, e slancio a livello globale. Le recenti generazioni di modelli del sistema Terra hanno sottovalutato la copertura delle nuvole basse tropicali, ma ne hanno sopravvalutato lo spessore e gli effetti di raffreddamento. Questo è indicato come il "troppo pochi, troppo luminoso" problema di nuvole basse tropicali. Compensare questo problema regolando le stime delle diverse proprietà delle nuvole può ridurre l'errore totale nelle stime del budget energetico ma nascondere altri problemi nelle rappresentazioni del modello.

I ricercatori hanno utilizzato i set di dati TWP a lungo termine di ARM per valutare la capacità di CAM5 di simulare i vari tipi di nuvole tropicali (cioè, convettivo vs. stratiforme liquido o ghiaccio), le loro variazioni stagionali e diurne, e la loro influenza sulla radiazione superficiale, così come la dipendenza dalla risoluzione delle nuvole modellate. Aumenti fino al 20% nella copertura nuvolosa totale media annua modellata sono stati attribuibili alla grande sovrastima delle nuvole di ghiaccio stratiformi. Le simulazioni ad alta risoluzione hanno ridotto la sovrastima delle nuvole di ghiaccio, ma ha aumentato la sottovalutazione delle nubi convettive e delle nubi liquide di basso livello. Rispetto ai dati sondaggi meteorologici, l'aria più fresca e umida simulata nel modello ha anche causato una sovrastima delle nubi a tutte le altitudini.

Confrontando l'occorrenza modellata di nubi convettive con le osservazioni ARM, è emerso che il modello manca nell'innescare troppo spesso la convezione profonda, che influenza il trasporto verticale del vapore e l'iniezione di liquido e ghiaccio nell'aria superiore. Questo errore si è manifestato nel ciclo diurno della nuvola sfasato simulato da CAM5, causando la distribuzione verticale imprecisa delle nuvole stratiformi.