Grandi mazzi di nubi stratocumuli ravvicinate si librano sull'oceano e coprono vaste aree, letteralmente migliaia di miglia degli oceani subtropicali, e indugiano per settimane o mesi.

Queste nuvole marine riflettono più radiazione solare della superficie dell'oceano, fornendo un effetto di raffreddamento sulla superficie terrestre. Le nubi stratocumulo sono una componente importante del bilancio delle radiazioni della Terra e sono cruciali per i modelli del sistema terrestre (ESM) utilizzati per prevedere le condizioni climatiche future.

Per migliorare le rappresentazioni cloud negli ESM, i ricercatori dei laboratori nazionali Lawrence Livermore e Argonne li hanno confrontati con le osservazioni della struttura utente per la misurazione delle radiazioni atmosferiche (ARM).

Con il supporto di ARM e del programma Atmospheric System Research (ASR) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE), i ricercatori hanno combinato le misurazioni dell'osservatorio atmosferico del Nord Atlantico orientale di ARM per ricavare le proprietà del vapore acqueo e della pioggerellina dentro e sotto le nuvole.

La pioggia è costantemente presente all'interno e al di sotto di questi sistemi di nuvole marine. È una chiave per ottenere previsioni climatiche più accurate perché la sua presenza influenza ed è influenzata dalla turbolenza, i movimenti dell'aria in rapido cambiamento che sono principalmente responsabili della durata delle nuvole.

Virendra Ghate e Maria Cadeddu di Argonne erano interessati alle variabili geofisiche, come il contenuto di acqua della nuvola e la dimensione delle particelle di pioggerellina. Così hanno sviluppato un algoritmo che ha recuperato tutti i parametri necessari coinvolti nelle interazioni pioggia-turbolenza. L'algoritmo utilizza il radar ARM, lidar, e dati radiometrici per ricavare le variabili geofisiche di interesse:dimensione (o diametro) delle gocce di precipitazione, quantità di acqua liquida corrispondente alle goccioline della nuvola, e gocce di precipitazione.

"L'analisi del set di dati sviluppato ci ha permesso di dimostrare che la pioggerellina diminuisce la turbolenza sotto le nuvole stratocumuli, qualcosa che è stato mostrato solo da simulazioni di modelli in passato, "dice Ghate, uno scienziato dell'atmosfera Argonne. "La ricchezza dei dati sviluppati ci consentirà di affrontare diverse questioni fondamentali riguardanti le interazioni pioggia-turbolenza in futuro".

I loro risultati hanno portato a uno sforzo collaborativo con i modellisti di Livermore. In quello sforzo, il team ha utilizzato le osservazioni ARM per migliorare la rappresentazione delle interazioni pioviggine-turbolenza nell'Energy Exascale Earth System Model (E3SM) del DOE.

"I riferimenti osservativi forniti dai nostri collaboratori di Argonne ci hanno aiutato a identificare che la versione 1 di E3SM produce processi di pioggerella non realistici, " dice lo scienziato dello staff di Livermore Xue Zheng, che ha condotto un articolo sulla rivista Rassegna meteo mensile concentrandosi su un caso di studio della campagna sul campo Marine ARM GPCI Investigation of Clouds (MAGIC) del 2012-2013 nell'Oceano Pacifico orientale. "Il nostro studio collaborativo implica che per gli attuali modelli climatici sono necessari esami completi del cloud modellato e dei processi di pioggerella con riferimenti osservativi".