An evaluation of the impact of aerosol particles on weather forecasts from a biomass burning aerosol event over the Midwestern United States: observational-based analysis of surface temperature
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. A major continental-scale biomass burning smoke event from 28–30 June 2015, spanning central Canada through the eastern seaboard of the United States, resulted in unforecasted drops in daytime high surface temperatures on the order of 2–5 °C in the upper Midwest. This event, with strong smoke gradients and largely cloud-free conditions, provides a natural laboratory to study how aerosol radiative effects may influence numerical weather prediction (NWP) forecast outcomes. Here, we describe the nature of this smoke event and evaluate the differences in observed near-surface air temperatures between Bismarck (clear) and Grand Forks (overcast smoke), to evaluate to what degree solar radiation forcing from a smoke plume introduces daytime surface cooling, and how this affects model bias in forecasts and analyses. For this event, mid-visible (550 nm) smoke aerosol optical thickness (AOT, τ) reached values above 5. A direct surface cooling efficiency of −1.5 °C per unit AOT (at 550 nm, τ550) was found. A further analysis of European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), National Centers for Environmental Prediction (NCEP), United Kingdom Meteorological Office (UKMO) near-surface air temperature forecasts for up to 54 h as a function of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Dark Target AOT data across more than 400 surface stations, also indicated the presence of the daytime aerosol direct cooling effect, but suggested a smaller aerosol direct surface cooling efficiency with magnitude on the order of −0.25 to −1.0 °C per unit τ550. In addition, using observations from the surface stations, uncertainties in near-surface air temperatures from ECMWF, NCEP, and UKMO model runs are estimated. This study further suggests that significant daily changes in τ550 above 1, at which the smoke-aerosol-induced direct surface cooling effect could be comparable in magnitude with model uncertainties, are rare events on a global scale. Thus, incorporating a more realistic smoke aerosol field into numerical models is currently less likely to significantly improve the accuracy of near-surface air temperature forecasts. However, regions such as eastern China, eastern Russia, India, and portions of the Saharan and Taklamakan deserts, where significant daily changes in AOTs are more frequent, are likely to benefit from including an accurate aerosol analysis into numerical weather forecasts.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».