Ny svensk molnradar ger bättre förståelse för molnstrukturer

För första gången har en molnradar blivit installerad i Sverige. Den öppnar för möjligheter till ny spännande forskning och för samarbeten i internationella projekt.

Ulrika Willén, forskare vid SMHIs klimatforskningsenhet Rossby Center, beskriver nyttan med en molnradar:

– En molnradar avslöjar den vertikala strukturen av molnen och kan användas för att undersöka om molnen består av vattendroppar eller iskristaller eller en blandning av dessa. Det hjälper oss att öka förståelsen av molnens påverkan på väder och klimat. Data från en molnradar kan användas för att utvärdera moln i satellitdata och modeller.

Salomon Eliasson och Leonardo Porcacchia vid molnradarn i Norunda
Salomon Eliasson, molnradarn och Leonardo Porcacchia vid Norunda forskningsstation. Molnradarn kom till forskningsstationen, som ligger 3 mil norr om Uppsala, den 21 mars 2019. Norunda är en mätstation för atmosfär och ekosystem inom ICOS (Integrated Carbon Observation System), och välkomnar samarbeten från andra forskande organisationer, som SMHI.

– I grund och botten fungerar molnradarn på samma sätt som en mer välbekant regnradar för väderövervakning eller en militärradar. Den skickar elektromagnetiska signaler och använder reflektionerna för att identifiera intressanta mål, förklarar Leonardo Porcacchia, forskare vid SMHI.

Den speciella med en molnradar är att den arbetar vid högre frekvenser för att upptäcka moln och partiklar i atmosfären, vilket gör den mindre och billigare än en traditionell väderradar. Den nyinstallerade molnradarn övervakar atmosfären kontinuerligt och ger mätningar med unikt hög vertikal upplösning.

Dessutom kan molnradarn hjälpa till att koppla ihop modeller och observationer. SMHI har tidigare använt en forskningsinfrastruktur för aerosoler, moln och växthusgaser (ACTRIS, Aerosol, Clouds and Trace Gases Research Infrastructure) och data från nätverket Cloudnet för att utvärdera klimat- och väderprognosmodeller.

– Nu, med den nya svenska molnradarn som en del av ACTRIS/Cloudnet-nätverket och med molndata från satelliter, ser vi fram emot att få större inblick i molnens vertikalstruktur och den påverkan det ger på väderprognoser och klimatmodellering, säger Ulrika Willén.

Drifttagande del av ESA-finansierat projekt

Radarutbyggnaden vid Norunda representerar den första fasen av det ESA-finansierade FRM4Radar-projektet, som ska producera referensmätningar (Fiducial Reference Measurements, FRM) inom Europa för att utvärdera observationer från satellitmissionen Earth Cloud Aerosol och Radiation Explorer (EarthCARE) som planeras att starta under 2021. SMHI valde Norunda som en del av mini-nätverket av FRM-platser som också omfattar universitetet i Köln, Tyskland och National Institute of Research and Development in Optoelectronic (INOE), Rumänien.

Projektet är resultatet av en workshop om Arktis (APVE) organiserad av den europeiska rymdstyrelsen ESA (European Space Agency), SMHI och kanadensiska partner i Norrköping 2015, med målet att identifiera behov av jordobservationer och validering. Organisationskommitténs rekommendation var att upprätta ett markbaserat observationsnätverk av molnradarer (Cloudnet) för validering, verifiering och kalibrering av satellitdata om moln och att lägga till två molnradarer till Cloudnet i Sverige och Rumänien för att förbättra nätverket av molnradarer i norra och östra Europa.

Sammanfattningsvis erbjuder den nyligen installerade molnradarn, tillsammans med andra instrument som ska installeras i Norunda inom en snar framtid, stora möjligheter till ny forskning inom luftdynamik, molnfysik, nederbörd och modellutvärdering och kommer att främja samarbete inom det europeiska ACTRIS-nätverket.

Diagram som visar den observerade vertikala molnstrukturen
Den observerade vertikala molnstrukturen beräknad från 15 minuters medelvärden av radarpulserna som skickades var 20:e sekund, för att efterlikna modellens 18 km horisontella upplösning (den ungefärliga lufthastigheten 20 m/s * 15 min = 18 km) och (nederst) molnfraktionen för modellgridrutan närmast Cabauw, Nederländerna för den regionala klimatmodellen RCA som drevs med återanalysdata som randvärde. Illustration Willén et al 2005