De grands ponts de stratocumulus étroitement espacés planent au-dessus de l'océan et couvrent de vastes zones - littéralement des milliers de kilomètres des océans subtropicaux - et s'attardent pendant des semaines, voire des mois.

Ces nuages ​​marins réfléchissent plus le rayonnement solaire que la surface de l'océan, fournissant un effet de refroidissement sur la surface de la Terre. Les nuages ​​stratocumulus sont une composante importante du bilan radiatif de la Terre et sont cruciaux pour les modèles du système terrestre (ESM) utilisés pour prédire les conditions climatiques futures.

Pour améliorer les représentations cloud dans les ESM, des chercheurs des laboratoires nationaux Lawrence Livermore et Argonne les ont comparées aux observations de l'installation utilisateur de mesure du rayonnement atmosphérique (ARM).

Avec le soutien d'ARM et du programme de recherche sur le système atmosphérique (ASR) du département américain de l'Énergie (DOE), les chercheurs ont combiné les mesures de l'observatoire atmosphérique de l'Atlantique Nord-Est d'ARM pour dériver les propriétés de la vapeur d'eau et de la bruine dans et sous les nuages.

La bruine est constamment présente à l'intérieur et au-dessous de ces systèmes de nuages ​​marins. C'est une clé pour obtenir des prévisions climatiques plus précises car sa présence affecte et est affectée par les turbulences, les mouvements de l'air en évolution rapide qui sont principalement responsables de la durée de vie des nuages.

Virendra Ghate et Maria Cadeddu d'Argonne se sont intéressées aux variables géophysiques, tels que la teneur en eau des nuages ​​et la taille des particules de bruine. Ils ont donc développé un algorithme qui récupère tous les paramètres nécessaires impliqués dans les interactions bruine-turbulence. L'algorithme utilise le radar ARM, lidar, et des données radiométriques pour dériver les variables géophysiques d'intérêt :taille (ou diamètre) des gouttes de précipitations, quantité d'eau liquide correspondant aux gouttelettes de nuages, et les chutes de précipitations.

"L'analyse de l'ensemble de données développé nous a permis de montrer que la bruine diminue la turbulence sous les nuages ​​stratocumulus, quelque chose qui n'a été montré que par des simulations de modèles dans le passé, " dit Ghate, un scientifique de l'atmosphère d'Argonne. "La richesse des données développées nous permettra de répondre à plusieurs questions fondamentales concernant les interactions bruine-turbulence à l'avenir."

Leurs résultats ont conduit à un effort de collaboration avec des modélisateurs de Livermore. Dans cet effort, l'équipe a utilisé les observations ARM pour améliorer la représentation des interactions bruine-turbulence dans le modèle du système terrestre Energy Exascale (E3SM) du DOE.

"Les références observationnelles fournies par nos collaborateurs d'Argonne nous ont permis d'identifier que l'E3SM version 1 produit des processus de bruine irréalistes, " dit le scientifique de Livermore Xue Zheng, qui a dirigé un article dans le journal Revue météorologique mensuelle en se concentrant sur une étude de cas de la campagne de terrain 2012-2013 Marine ARM GPCI Investigation of Clouds (MAGIC) dans l'océan Pacifique oriental. "Notre étude collaborative implique que des examens complets des processus modélisés des nuages ​​et de la bruine avec des références d'observation sont nécessaires pour les modèles climatiques actuels."