Comprendre le rôle des nuages dans l'équilibre des flux énergétiques de la Terre signifie regarder les nuages de tous les côtés. Les chercheurs ont comparé les données d'instruments satellitaires et terrestres qui examinent de nombreuses caractéristiques des nuages liées à leur capacité d'absorption, réfléchir, et disperser l'énergie solaire. Leurs découvertes aideront les modélisateurs climatiques à mieux représenter le rôle important des nuages dans le bilan énergétique de la Terre. Crédit :Pearson Education
Cela dépend du point de vue. C'est ce que les chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory et leurs collègues ont découvert lorsqu'ils ont cherché à savoir pourquoi les mesures des nuages par satellite et au sol sont parfois en désaccord. Maintenant, les chercheurs ont utilisé des mesures colocalisées pour tester la concordance des deux types de mesures. Ils ont trouvé des nouvelles pour la plupart positives. La plupart des mesures se traduisent par des données similaires, mais certains ne l'ont pas fait. Et maintenant, les chercheurs savent pourquoi.
« Nous avons examiné les récupérations de satellites naviguant au-dessus d'un site d'installation de recherche sur le climat pour la mesure du rayonnement atmosphérique (ARM) sur une île de l'Atlantique, où des dizaines d'instruments au sol pointés vers le ciel recueillent des données, " a déclaré le Dr Steve Ghan, scientifique de l'atmosphère au PNNL. "Là où les deux ensembles de mesures divergent, c'est le rayon effectif des gouttelettes, une mesure qui nous donne un aperçu important de la façon dont un nuage reflète l'énergie du soleil."
Le travail comprenait des chercheurs de l'Université du comté de Maryland-Baltimore, Université de l'Arizona, Université du Dakota du Nord, Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique, Centre de vol spatial Goddard de la NASA et Centre de recherche de Langley de la NASA.
Les nuages sont les agents de la circulation de l'énergie solaire. Ce sont des acteurs majeurs dans la façon dont l'énergie de la Terre s'équilibre. Les nuages peuvent laisser passer l'énergie du soleil, la renvoyer dans l'espace ou piéger cette énergie près de la Terre lorsqu'elle est réfléchie par la surface. Les nuages sont connus pour être difficiles à représenter lors de la modélisation du climat, mais il est important de bien les maîtriser en raison de leur impact énorme sur le bilan énergétique de la Terre. Et comme le climat change, leur rôle deviendra encore plus important à comprendre.
Images satellite de MODIS regardant les Açores. Le point vert met en valeur le site. Crédit :Laboratoire national du Nord-Ouest du Pacifique
Les satellites offrent une couverture quasi mondiale des mesures des nuages, tandis que les instruments au sol offrent une plus grande précision. La récupération des propriétés des nuages par satellite fournit des contrôles précieux sur les simulations de nuages effectuées par les modèles climatiques, mais même la précision de ces récupérations est limitée par des hypothèses sur les propriétés de la surface en dessous. Les mesures basées sur la surface (du sol vers le haut) ne sont pas aussi affectées par les propriétés de la surface, ce sont donc des vues plus précises que des récupérations depuis l'espace. Les récupérations en surface peuvent donc fournir des mesures de référence pour évaluer celles des satellites. Dans ce document, les chercheurs ciblent spécifiquement la comparaison pour trouver quelles mesures concordent plus que d'autres.
L'équipe de recherche a utilisé des récupérations du spectroradiomètre imageur à résolution modérée (MODIS), un instrument scientifique lancé en orbite terrestre à bord des satellites Terra et Aqua. L'équipe a utilisé deux produits de données satellitaires. L'un a été développé par l'équipe scientifique du Goddard Space Flight Center de la NASA à partir des produits de propriété cloud basés sur MODIS appelés GSFC-MODIS. Un second a été développé par le NASA Langley Research Center à partir du projet Clouds and Earth's Radiant Energy System (CERES), appelé CERES-MODIS. Les instruments de caractérisation des nuages au sol ont été déployés par le site mobile de l'installation de recherche sur le climat ARM sur l'île de Graciosa aux Açores, près du Portugal pendant 21 mois, de 2009 à 2010. Les instruments de l'installation mobile ARM ont fourni une variété d'observations de nuages et d'aérosols, ainsi que les champs de rayonnement et les conditions météorologiques associés, clé pour comprendre un certain nombre de conditions environnementales qui affectent les nuages.
En comparant les données satellitaires et au sol, la co-localisation des récupérations est critique. Les instruments au sol effectuent des observations en un seul point, tandis que les imageurs satellites comme MODIS prennent des instantanés instantanés d'une vaste zone. L'instrument MODIS ne passe pas exactement sur le site ARM aux Açores, ainsi, la comparaison des récupérations a été exprimée en termes de distance entre les récupérations.
L'analyse de l'équipe a trouvé un bon accord entre deux ensembles différents de récupérations de l'instrument satellite MODIS pour la profondeur optique des nuages et le rayon effectif des gouttelettes, et un bon accord entre les récupérations MODIS et ARM de la profondeur optique des nuages. Mais les récupérations MODIS et ARM du rayon effectif des gouttelettes sont systématiquement différentes. Cette différence a été attribuée à l'angle de vision différent des instruments, avec le rayon des gouttelettes de détection MODIS près du sommet du nuage et le rayon des gouttelettes de détection ARM près de la base du nuage, où les gouttelettes sont plus petites. Comme on pouvait s'y attendre, la comparaison des récupérations MODIS et ARM dépend de la proximité des récupérations les unes par rapport aux autres.
Les chercheurs utilisent maintenant ces données pour évaluer les nuages simulés par les modèles climatiques mondiaux.
