ECMWF neemt data van satellietmissie EarthCARE in gebruik
Ongeveer twee jaar nadat de EarthCARE satelliet werd gelanceerd, worden de producten ervan voor het eerst in gebruik genomen in het Europese weermodel ECMWF. De satelliet werd ontworpen om de rol van wolken en aerosolen in het klimaatsysteem beter te begrijpen. Het maakt gedetailleerde radarbeelden van wolken die waardevol zijn in weersverwachtingen.De eerste wolkenradar gebruikt in een weermodel
EarthCARE heeft meerdere meetinstrumenten aan boord, waaronder een radiometer, lidar en wolkenradar. Gegevens van de wolkenradar worden sinds medio juni voor het eerst gebruikt in een weermodel. De wolkenradar is een handige tool voor het bestuderen van wolkenprocessen, zoals het ontstaan en verdwijnen van een wolk. In de klimaatwetenschap kunnen waarnemingen van de EarthCARE instrumenten de onzekerheid verkleinen over hoe wolken en aerosolen de energiebalans beïnvloeden.
In een weermodel zijn wolken vaak een lastige factor. De processen binnen een wolk spelen op kleine schaal en zijn natuurkundig ingewikkeld. Daarom zijn wolken en neerslag vaak een bron van onzekerheid in de uitkomst van een weermodel. Metingen van de wolkenradar helpen wetenschappers te begrijpen hoe wolkenprocessen werken, maar geven ook een gedetailleerd beeld van de begincondities in de atmosfeer. Deze begincondities worden in het model “gevoerd”, zodat het model een exact beeld heeft van de situatie op dit moment en daarmee kan berekenen wat er in de toekomst zou gebeuren.
Signaal tot diep in de wolken
Een wolkenradar zendt radarpulsen uit die met hun lange golflengte tot in dikke wolken kunnen komen. Het meet de reflectiviteit en verticale snelheden van kleine deeltjes in wolken en neerslag, wat een beeld geeft van onder meer de verticale structuur en het watergehalte. De radar kan zeer gedetailleerde beelden maken: de verticale afstand tussen twee meetpunten is slechts 500 meter. De tijd die een signaal erover doet om teruggekaatst te worden richting de meetapparatuur geeft aan op welke hoogte in de atmosfeer het botste op deeltjes.
Resultaten: betere wolkenstructuur
De waarnemingen van de wolkenradar worden dus gebruikt om de atmosfeer in het natuurkundige weermodel van ECMWF (IFS) aan te passen aan de werkelijke omstandigheden. Na een jarenlange voorbereiding voor het gebruiken van de wolkenradar kan ECMWF nu vergelijken hoe goed wolken in het model overeenkomen met de waarnemingen van de radar. Een voorbeeld van de metingen en verbeteringen is hieronder weergegeven.
Integratie van de EarthCARE wolkenradar in het model IFS van ECMWF. Bron: ESA
De afbeelding toont een deel van het pad van de satelliet – van 40 graden noorderbreedte naar 30 graden zuiderbreedte. De kleuren staan voor de radar reflectiviteit. Lagere waarden (blauw) duiden op ijswolken en lichte regen, terwijl hogere waarden (rood) wijzen op hevige regenval en sneeuw.
Het bovenste deel van de afbeelding toont de waarnemingen van EarthCARE en de twee onderste delen zijn de resultaten van het weermodel vóór en ná het integreren van de wolkenradar.
Met name een grote onweersbui rond 27°N is veel beter weergegeven in het model na de integratie van de wolkenradar. Zowel horizontaal als verticaal komt de wolkenstructuur daarna meer overeen met de werkelijkheid. Op andere plaatsen volgde het model de werkelijkheid al vrij goed en is het verschil na de integratie minder op te merken.
