Прогнозирование городских и прибрежных микроклиматов
Сегодня большая часть населения мира проживает в городах, и значительная его доля (около 40 процентов) — в пределах примерно 50 км от береговой линии. Прогнозирование локальных погодных условий и микроклиматов в этих густонаселенных районах имеет ключевое значение для эффективного управления энергоресурсами, мониторинга качества воздуха, развития устойчивой транспортной инфраструктуры, подготовки к стихийным бедствиям и чрезвычайным ситуациям, а также обеспечения национальной безопасности.
Однако из-за своих уникальных характеристик, застроенные городские и прибрежные территории являются одними из самых сложных мест для точного прогнозирования атмосферных условий. Города часто теплее своих пригородных или сельских окрестностей, поскольку состоят из поглощающих тепло материалов, таких как бетон и сталь, и генерируют значительное количество отработанного тепла в результате промышленного энергопотребления. Высокие здания изменяют воздушные потоки, влияя на скорость и направление ветра. Поднимая теплый влажный приземный воздух в более холодные слои, небоскребы могут способствовать формированию дождевых облаков. Из-за этих и других факторов городские районы уязвимы для сильных гроз, обильных осадков, волн жары и холода и других экстремальных погодных явлений, угрожающих здоровью и безопасности людей.
«Несмотря на свою важность в XXI веке, городская система "человек-окружающая среда" изучена крайне плохо», — заявил Павлос Коллиас, атмосферный ученый из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США. — «Современные системы мониторинга атмосферы и предупреждений недостаточны для прогнозирования городского микроклимата. Для улучшения возможностей локального прогноза погоды необходимы достижения в области распределенных сетей дистанционного зондирования, численных метеорологических моделей и высокопроизводительных вычислений».
В 2017 году Брукхейвенская лаборатория создала Центр многомасштабного прикладного зондирования (CMAS) для ускорения исследований, основанных на данных, с целью разработки более надежных систем прогнозирования погоды для городов и других энергетических «горячих точек». В сентябре 2018 года лаборатория развернула новую мобильную лабораторию на базе грузовика, оснащенную современными датчиками для измерения ветра, осадков, качества воздуха и других атмосферных переменных. В течение следующих нескольких лет лаборатория будет работать в различных городских и прибрежных районах северо-восточного мегаполиса США (от Бостона до Вашингтона), собирая атмосферные данные для исследований городской дисперсии и морской ветроэнергетики.