Frontiers in Earth Science

Atmosfærevidenskaberne omfatter alle de processer, der finder sted i atmosfæren, sammen med dens forbindelser med andre systemer, hovedsagelig hydrosfæren, kryosfæren, litosfæren, biosfæren og det ydre rum. Som sådan er det en omfattende disciplin, og det er ikke let at beskrive de vigtigste udfordringer, og den indebærer en rimelig grad af overlapning med nogle af de andre store udfordringer inden for jord- og miljøvidenskab. Da der kan opstå en særlig overlapning med klimavidenskaberne, er det værd at huske, at atmosfæriske processer adskiller sig fra klimaprocesser ved den tidsmæssige skala, idet sidstnævnte foregår over lange perioder, typisk over 30 år, men under alle omstændigheder længe nok til at give meningsfulde gennemsnit. Atmosfæriske processer er centrale for konfigurationen af klimaets tilstand, men også for mange af de forcingsvirkninger og feedbacks, der bestemmer omfanget af klimaændringerne og deres mulige virkninger. Desuden er der på det seneste sket imponerende fremskridt inden for atmosfærevidenskaberne med hensyn til de fordele, som enkeltpersoner og organisationer kan drage heraf. Strømmen af atmosfærisk “information” er af stor betydning for beslutninger vedrørende sundhed, landbrug, energi, elektricitet og miljø. Denne artikel om “Grand Challenges” fokuserer på atmosfæren, selv om det stærke samspil med andre dele af jorden og dens miljø samt de samfundsmæssige konsekvenser er et fælles tema for alle de beskrevne udfordringer.

I løbet af de næste par år er det vigtigt at gøre fremskridt inden for atmosfærisk videnskab, hvis forståelsen af de grundlæggende processer og deres modellering skal forbedres; dette vil kræve reelle fremskridt inden for observation, konceptuelle og teknologiske tilgange. Derfor omfatter den følgende ikke-udtømmende liste over 12 udvalgte udfordringer de udfordringer, der vedrører observationer og dataassimilation, de udfordringer, der er omfattet af de traditionelle discipliner (atmosfærisk fysik og kemi, atmosfærisk dynamik og vejrudsigter), de udfordringer, der vedrører samspillet mellem atmosfæren og dens grænser, og de udfordringer, der vedrører den atmosfæriske komponent i klimaundersøgelser.

Udfordring 1: Dataassimilering

Udfordringerne med hensyn til dataassimilering til jordobservation i de kommende år vedrører tekniske og generelle tematiske aspekter samt evnen til at udnytte nye og spændende muligheder i jordobservationssystemer. Fordelene ved at tage disse udfordringer op vil sandsynligvis omfatte forbedringer af reanalyser, forbedringer af vejrprognoser, et forbedret observationssystem og et forbedret grundlag, som elementerne i klimamodellerne kan bygges på. Blandt de tekniske udfordringer er der fem områder, der har størst betydning: (1) assimilering af koblede data for at tage hensyn til forbindelserne mellem forskellige elementer i jordens system; eksempler herpå er koblingen af atmosfæren og havet, af havet og kryosfæren og af atmosfæren og jorden; (2) assimilering af ensembledata for at tage hensyn til naturlig variabilitet og/eller for at repræsentere fejl i jordens system – her vil den tekniske indsats fokusere på udformningen af realistiske ensembler; (3) gennemførelse af dataassimilering ved øget rumlig opløsning, der repræsenterer jordsystemet på finere skalaer (mesoskala og finere), herunder teoretisk udvikling for at tage højde for ændringer i balanceforholdene; (4) bedre repræsentation af fejl (tilfældige og bias) i de observationer og modeller, der anvendes i dataassimilering, herunder repræsentation af prognosefejl, modelfejl og online bias-korrektion; (5) udvidelse og konsolidering af den fælles tilstandsestimering og den inverse modelleringsmetode med henblik på at undersøge biogeokemiske kredsløb (f.eks.g., kulstofkredsløbet). Den overordnede udfordring her er konsolideringen og integrationen af Fællesskabets dataassimileringsindsats fra meteorologiske og rumagenturer, fra forsknings- og operationelle aktiviteter og fra in situ- og satellitobservationsplatforme, herunder alle kontinentale og globale samarbejder, og den effektive anvendelse af denne indsats til udvikling af nye missioner inden for jordobservation.

Udfordring 2: Småskalaprocesser i atmosfæren

Flere udfordringer er tydelige med hensyn til vores grundlæggende forståelse af småskalaprocesser og relaterede anvendelser, hvoraf mange i øjeblikket aktivt diskuteres og studeres. For det første giver den øgede regnekraft mulighed for en mere detaljeret simulering af væskemekaniske problemer, således at selv stabilt stratificerede strømninger nu modelleres ved direkte numerisk simulering. Samtidig kræver disse avancerede beregningsteknikker også en ny generation af parametriseringsordninger til numerisk vejrforudsigelse (NWP) og klimamodellering. Ved høje opløsninger kan der f.eks. ikke ses bort fra den komplekse dynamik, der forekommer i byområder, og der er behov for særlige NWP-skemaer til at repræsentere disse. Ved mindre gitterstørrelser nærmer man sig den såkaldte gråzone af turbulens i NWP, og virkningen heraf skal forstås og kvantificeres. Der er plads til forbedringer med hensyn til repræsentationen af skyer og den dybe konvektions døgncyklus, og det samme gælder de fysiske processer, der styrer de stabile grænselag og døgncyklussen, og turbulensens intermitterende karakter, især under vindstille forhold. Desuden kræver højere opløsninger også mere avancerede teknikker for at kunne fortolke observationerne. Inden for grænselagsmeteorologi kræver lukning af overfladenergibalancen og varmebudgettet i feltobservationer yderligere opmærksomhed. Endelig vil de dataudfordringer, som meteorologien står over for, også blive større, især på grund af den større tilgængelighed af både professionelle og crowd-sourced observationer (Muller et al., 2013).

Udfordring 3: Luftforureningskemi

Nøglekomponenterne i et program, der skal tage fat på de vigtigste udfordringer for forskere i luftforureningskemi, kan beskrives under følgende tre overskrifter: (1) Indendørs forurening og sundhed: Da der er en tendens til, at folk i vid udstrækning opholder sig indendørs i forbindelse med arbejde, skole og fritid, er det vigtigt at undersøge den indendørs forurenings indvirkning på menneskers sundhed som følge af indendørs emissioner og/eller infiltration af den eksterne omgivende luft. I de seneste år har de processer, der styrer indeklimaet, ændret sig markant som følge af ændringer i bygningsreglementet med henblik på at opnå bedre energieffektivitet. Der er stadig stor uvidenhed om de kilder, forbindelser og processer, der påvirker indendørs luftkvalitet og dens indvirkning på menneskers velbefindende. (2) Støv og luftkvalitet: Med løbende forbedringer af køretøjsemissionernes karakteristika kan virkningerne af aerosolforurening i byområder nu i stigende grad spores til andre emissionskilder, såsom transport af naturligt støv og resuspension af vejstøv, hovedsagelig i sydeuropæiske områder med tørrere klimaer i områder, der er påvirket af transport af støv fra Nordafrikas ørkener. Forståelse af disse virkninger og anvendelse af afbødningsforanstaltninger (for resuspension af vejstøv) er begge områder for fremtidig forskning. (3) Afbrænding af biomasse: Med klimaændringerne og bekymringerne over virkningerne og omkostningerne ved fossile brændstoffer er det nu almindeligt at anvende afbrænding af biomasse til opvarmning af husholdninger i Europa. I mange byområder, hovedsagelig om vinteren, har det vist sig, at biomasse til husholdningsbrug er en vigtig kilde til luftforurening i form af partikler. I øjeblikket lægges der vægt på at evaluere virkningen af biomasseforbrænding på luftkvaliteten i byerne og på at undersøge emissionskarakteristika for biomasseforbrændingsudstyr og -anlæg samt på virkningen af sammensætningen af biomasseforbrændte partikler på menneskers sundhed.

Udfordring 4: Aerosolskyinteraktioner

Der er ingen tvivl om, at aerosolpartikler er aktivt involveret i skydannelsen via tilførsel af skykondensationskerner (CCN) og iskerner (IN). Det er blevet foreslået, at ændringer i aerosolkoncentrationerne vil ændre skyernes levetid og nedbørseffektivitet og dermed påvirke den strålingsmæssige påvirkning af jordsystemet. Der er blevet gjort en stor indsats for dette emne, hvilket har resulteret i en hurtig udvikling med hensyn til viden, metoder og teknikker (f.eks. Wang, 2013). På trods af disse fremskridt er det stadig vanskeligt at drage meningsfulde konklusioner om de klimatologiske virkninger af aerosoler på regionale og globale skalaer. Derimod er interaktionerne mellem aerosoler og skyer på molekylære og mikrofysiske skalaer blevet mere og mere forudsigelige, og modelleringen heraf er blevet mere deterministisk. Der synes at være en betydelig kløft i vores viden mellem de små (molekylære og mikrofysiske) processer og de store (regionale/globale) begivenheder på dette område. Vi foreslår, at der fortsat er behov for at syntetisere resultater på flere skalaer for klart at identificere de involverede problemer og forbedre det nuværende sæt af værktøjer og metoder, der er nødvendige for at lukke hullet.

Udfordring 5: Vejrforudsigelse

Fænomener, der beskrives af væsker, er komplekse, men udseendet af lovene for væskebevægelse er bedragerisk enkelt, ligninger, der styrer disse love, er ikke-lineære, hvilket indebærer flere (og svært forståelige) typer af feedback-effekter. Atmosfæren og den tidsmæssige udvikling af dens tilstand er ikke fritaget for dette problem. Under alle omstændigheder har et af flagskibene i forskningen i atmosfæriske videnskaber i de sidste par årtier været at etablere pålidelige prognoser på 2-7 dages sigt i betragtning af de enorme potentielle økonomiske fordele; sådanne teknikker lider imidlertid stadig under problemer, der skyldes indsamling og udnyttelse af data, som for det meste indsamles over havene. Brugen af nye data fra satellitter og jordbaseret telemåling kunne være en hjælp i denne henseende, ligesom en korrekt vedligeholdelse af traditionelle datasæt som f.eks. det nu noget forældede globale rawinsonde-netværk kunne være en hjælp. Forbedringer af målingerne af vanddamp og jordoverfladens egenskaber er også en prioritet. De fysiske udfordringer er fortsat de samme, som da de blev defineret for mere end ti år siden (National Research Council, 1998), nemlig: en bedre forståelse af arten af samspillet mellem atmosfærens og jordoverfladens processer, den hydrologiske cyklus, dynamikken i den dybe konvektion, tropopausens rolle i atmosfærens dynamik, en ny impuls til udviklingen af mesoskala-modeller og en forbedring af de parametriseringer, der anvendes i de bølgebaserede vejr- og klimamodeller. Et eksempel på betydningen af disse forbedringer er orografiske tyngdebølger, hvis parametrisering i vejr- og klimaforudsigelsesmodellerne skal opdateres på grund af betydningen af visse virkninger, der har vist sig at være vigtige i den seneste forskning. Blandt disse er bl.a. vindskubningens indvirkning på både overfladetræk og bølgeimpulsstrømmen (og dens dissipation) samt trækket fra indfangede læbølger, hvis energi spredes og dissiperes nedstrøms fra deres kilde i stedet for opad. Konsekvenserne af disse orografiske tyngdebølger for clear-air-turbulens (CAT), som er en meget alvorlig luftfartsfare, er ikke blevet kvantificeret tilfredsstillende. De fleste metoder til forudsigelse af CAT anvender empiriske forudsigere, der ikke udtrykkeligt er knyttet til tyngdebølger, men det er velkendt, at retningsbestemt shear (som er allestedsnærværende i naturen) fører til, at tyngdebølger brydes, hvilket kan være en vigtig kilde til CAT. Når tyngdebølger bliver fanget i læ af bjerge eller bakker, fører det til dannelse af ustabile, turbulente, lukkede cirkulationer kendt som rotorer, som også udgør en alvorlig fare for luftfaren. Vores forståelse af de betingelser, der er nødvendige for at disse strømningsstrukturer kan opstå, er ufuldstændig og vil uden tvivl drage fordel af de seneste fremskridt inden for bølgeteori for bjerge.

Udfordring 6: Fjerndetektion til meteorologi og klima

Fjerndetektion på jorden og via satellit har givet store fremskridt i vores forståelse af både vejr- og klimasystemer og ændringer i disse (Yang et al., 2013) ved at gøre det muligt at kvantificere processer og rum- og tidsmæssige tilstande i atmosfæren, på land og i havene. Den intensive brug af satellitbilleder i meteorologien og de rumlige mønstre for stigningen i havniveauet er gode eksempler herpå. De pågældende tidsserier er normalt for korte til, at de kan bruges til at registrere langsigtede tendenser for mange klimavariabler, så en stor udfordring er at forlænge disse tidsseriers varighed. Fjernobservation af de regionale og globale cyklusser for skyer og nedbør er også nødvendig for klimaovervågningen og for verifikationen af modelresultater. Der er to store udfordringer inden for atmosfærisk fysik; den første er at udforme innovative undersøgelser med fokus på skyernes mikrofysik og forholdet til lynudladningernes fysik samt alle aspekter i forbindelse med observation og måling af atmosfærisk elektricitet, og den anden er at udvikle nye passive radiometer- og radarundersøgelser, der kan hjælpe os med at forstå strukturen af skyer og nedbør med særlig vægt på processer i forbindelse med tropisk varm regn, let nedbør på de mellemste breddegrader, snefald, vandindholdet i skyernes væske- og isvand samt profiler for nedfældningsegnet vand og vanddamp. En hydrometeorologisk udfordring er at udvide og forbedre vores observationer og modellering af den atmosfæriske og kontinentale del af vandkredsløbet for at gøre det muligt at lukke det (f.eks. bjergområder, polarområder).

Udfordring 7: Den atmosfæriske del af det hydrologiske kredsløb

I blandt de mange udfordringer i forbindelse med det hydrologiske kredsløb skal de udfordringer, der vedrører den atmosfæriske transport af fugt, nævnes særligt, fordi de udelukkende hører under de atmosfæriske videnskaber. Her ser vi på den mest presserende af de udfordringer, der er beskrevet i den nylige gennemgang af Gimeno et al. (2012). Diagnosen af fugtighedskilder er blevet et vigtigt forskningsredskab i analysen af ekstreme begivenheder (f.eks. oversvømmelser og tørke) og kan betragtes som et grundlæggende redskab for regionale og globale klimabedømmelser; det er derfor nødvendigt at kontrollere sammenhængen mellem de forskellige metoder, der anvendes til at etablere kilde-sænkningsrelationer for atmosfærisk vanddamp. Det er af afgørende betydning at forbedre vores forståelse af, hvordan fugtighedskilder påvirker nedbørsisotoper; dette er vigtigt i sig selv, men det er også afgørende for en korrekt fortolkning af de mest fremtrædende palæoklimatiske arkiver, herunder iskerner og hulesedimenter. En anden udfordring er en bedre forståelse af den rolle, som fugttransporten spiller som den vigtigste faktor, der er ansvarlig for meteorologiske ekstremer (kraftig nedbør via strukturer som f.eks. lavniveaujetfly og atmosfæriske floder eller tørke via en langvarig nedsat tilførsel af vanddamp fra fugtige områder). For at kunne vurdere, om fugtkilderegionerne er forblevet stationære i de seneste år, er det nødvendigt at forstå virkningerne af de vigtigste former for klimavariabilitet på variationen i fugtområderne, og hvordan fugttransporten foregår i et klima under forandring. Disse uløste spørgsmål udgør en væsentlig udfordring for klimaforskere.

Udfordring 8: Samspil mellem skalaer i klimasimulering

Samspillet mellem forskellige rumlige og tidsmæssige skalaer resulterer i det, vi kalder klima. (Lorenz 1967) var blandt de første til at fremhæve vigtigheden af skalainteraktioner i forklaringen af nogle af de vigtigste karakteristika ved klimaet, der observeres i forskellige regioner. Den ikke-lineære karakter af de fleste af disse skalainteraktioner har gjort dem vanskelige at modellere, og som følge heraf udgør dette stadig en kilde til usikkerhed i klimasimuleringer. Der er blevet foreslået nogle empiriske metoder til at nedskalere output fra klimamodeller, men disse er stadig noget kontroversielle (Pielke og Wilby, 2011), især når de anvendes til at fortolke langsigtede klimafremskrivninger på regional skala. Brugen af randbetingelser fra en global model, hvor der forudsiges koblede interaktioner mellem alle de vigtigste delsystemer i klimasystemet (atmosfære, hav, biosfære og kryosfære), har en række problemer som f.eks. tilbageholdelse af klimafejl på stor skala i de globale modeller, den store afhængighed af de laterale randbetingelser eller manglen på tovejsinteraktion mellem de regionale og globale modeller. De små atmosfæriske processers rolle, som normalt er kortvarige fænomener, viser sig at være yderst relevant, især i tropiske områder, hvor konvektive systemer på mesoskala interagerer med cirkulationer på stor skala og er af afgørende betydning for den hydrologiske cyklus. F.eks. kan tropiske cykloner resultere i meget våde eller tørre år i nogle regioner, afhængigt af deres aktivitet og bane. Dette element er ret vanskeligt at simulere i klimamodeller, men dets bidrag til det regionale klima er hævet over enhver tvivl og skal forstås bedre, så det kan indarbejdes i klimamodelleringssystemer.

Udfordring 9: I de seneste år har virkningerne af forskellige meteorologiske og klimatiske fænomener fået større betydning for medierne og befolkningen som helhed, bl.a. som følge af ekstreme begivenheder som hedebølgerne i Europa (2003), Rusland (2010) og USA (2011) eller de dødbringende og ekstremt dyre orkaner, der har ramt tætbefolkede områder i de seneste år, herunder New Orleans (Katrina, 2005) og hovedstadsområdet New York (Sandy, 2012). Ligeledes har længerevarende tørkeperioder skabt alvorlige problemer for kornproducenter, bl.a. i det sydlige Australien (2002-2010) eller i det sydvestlige USA, eller via den øgede sandsynlighed for skovbrande (Amazonas, 2005 og 2010). Nogle af disse ekstreme begivenheder er tæt forbundet med forekomsten af kraftige cirkulationsmønstre som f.eks. den nordatlantiske svingning (NAO) eller med blokering og forskydning af stormbaner og jetstrømmen. Ekstremer er pr. definition sjældne i en tidsserie, og der er derfor i forbindelse med analysen af ekstreme begivenheder et presserende behov for at forlænge klimaserierne så langt som muligt, og derfor er rekonstruktioner af det tidligere klima baseret på instrumentelle, historiske og proxy-data fortsat uundværlige. Den seneste IPCC-rapport (IPCC, 2013) viser, at denne voksende interesse for klimatiske ekstreme begivenheder skal behandles i en bredere sammenhæng med klimaændringer, da de forventede ændringer i det globale, regionale og endog lokale klima mest sandsynligt vil kunne mærkes gennem ændringer i omfanget og hyppigheden af ekstreme begivenheder.

Udfordring 10: Solens indflydelse på klimaet

Det er blevet anslået, at ca. 8% af de seneste globale klimaændringer kan tilskrives solvariabilitet, men dette tal skal behandles med forsigtighed, da en række aspekter af solforceringen og de mekanismer, der kobler solvariabilitet til jordens klimasystem, fortsat er dårligt forstået (Gray et al, 2010). Med den stigende kompleksitet og sofistikering af atmosfære- og klimamodellerne og behovet for øget nøjagtighed i forudsigelserne er det vigtigt at kunne inddrage et mere fuldstændigt billede af solforceringen i disse modeller. Kilder til solforceringen kan opdeles i strålingsdrevne og partikeldrevne komponenter. Det videnskabelige fokus for den strålingsdrevne drivkraft er i øjeblikket ved at skifte fra de globale til de regionale reaktioner som følge af variationer i solspektralbestråling (SSI). Der er stadig en række spørgsmål om arten af variationerne i SSI, hvordan de skal implementeres i modellerne, og hvordan de vil ændre sig i fremtidige solcyklusser, hvis solen bevæger sig væk fra sit nuværende store maksimum af solaktivitet og i retning af et nyt maunderminimum. Den partikeldrevne komponent er yderligere opdelt i energetisk partikeludfældning (EPP) og virkninger af kosmisk stråling (CR). EPP-effekten påvirker i første omgang den øvre stratosfære og den nedre termosfære. Selv om de kemiske virkninger af EPP på atmosfæren nu er velforstået, er der et presserende behov for at forstå yderligere dynamiske virkninger samt de potentielle mekanismer og størrelser i forhold til jordens klima. EPP’s potentielle indflydelse på klimaet er et nyt forskningsområde, som får større betydning nu, hvor klimamodellerne udvides til at omfatte større højder, som påvirkes mere direkte af EPP. EPP udgør en af de vigtigste transportveje fra den nedre termosfære ned til stratosfæren og videre ned til troposfæren via koblingen stratosfære-troposfære i polarområderne. Effekten af EPP kan også blive mere udtalt i den nærmeste fremtid, efterhånden som den strålingsfremmende påvirkning bliver mere påvirket af en overgang til solaktivitet af typen maunder minimum. Den CR-drevne komponent anses på nuværende tidspunkt for at være den mindst velforståede af kilderne til solforceringen, selv om der gøres en dedikeret, igangværende international forskningsindsats for at løse dette spørgsmål. Nylige resultater har antydet, at selv om CR’er kan stimulere aerosolkernedannelse, er disse virkninger globalt set ikke store, og der er stadig spørgsmål om de fysiske mekanismer, der forbinder CR’er og aerosolkernedannelse.

Udfordring 11: Vejr og klima i byerne

Den urbane varmeø (UHI) er måske den bedst kendte effekt af byernes tilstedeværelse på det lokale mikroklima; lufttemperaturen i en by om natten kan være meget højere (op til 10 °C eller mere) end i det omkringliggende område. Byklimaet, som var en ny gren af meteorologien for 20 år siden, er nu et modent forskningsområde. Det dækker en række emner, fra grundlæggende teoretiske undersøgelser til mere anvendt forskning, der har som hovedformål at anvende klimatisk viden til bedre udformning af byer rundt om i verden. Mikrometeorologi har altid været et centralt interesseområde inden for bystudier på grund af de involverede skalaer. Instrumentalister inden for byklimatologi har siden 1970’erne været pionerer i den løbende udvikling af instrumentering og procesanalyse. De processer, der fører til dannelsen af UHI (som for det meste er af fysisk art på grund af den tredimensionelle form og de materialer, der udgør bystrukturen), fremkom i disse tidlige undersøgelser. I dag er der stadig en række udfordringer i forbindelse med måling af dette ret komplekse bygrænselag. Der anvendes nye teledetektionsinstrumenter med kort rækkevidde til at få et specialiseret indblik i de fysiske processer, der er involveret. Denne instrumentelle udvikling vil uundgåeligt fortsætte. Byklimaet blev først taget op af atmosfæriske modelleringsfolk, da atmosfæriske modeller nåede en tilstrækkelig høj opløsning (nogle få km) til at kunne repræsentere byer eksplicit. De første modeller, der repræsenterer udvekslingen af energi og vand mellem byernes overflader og atmosfæren, kom frem i begyndelsen af 2000’erne (se oversigter i Masson, 2006 og Martilli, 2007), og de anvendes nu i stigende grad i numeriske vejrprognosemodeller. I de første internationale sammenligninger af bymodeller (Grimmond et al., 2010, 2011) blev der drøftet nogle indlysende muligheder for forbedringer, f.eks. med hensyn til repræsentation af byvegetation. Desuden har regionale klimamodeller nu, ca. 15 år senere end atmosfæriske modeller, en rumlig opløsning, der er kompatibel med byernes skalaer. Dette udgør naturligvis en ny udfordring i forbindelse med en korrekt repræsentation af byer i klimamodeller. På samme måde kan undersøgelser af meteorologi i byerne ikke begrænses til fysik eller kemi, men skal også tage hensyn til indbyggernes adfærd. Selv om der allerede findes biometeorologiske undersøgelser, især med hensyn til graden af menneskelig komfort, udgør samspillet mellem den meteorologiske og sociale verden, både med hensyn til menneskelig komfort, men også med hensyn til f.eks. meteorologisk betinget energiforbrug, stadig en af de største udfordringer for bymeteorologer.

Udfordring 12: Ozonudtynding og genopretning

Og selv om der stadig ses minima for stratosfærisk ozonkoncentration i mange regioner, er der begyndt at være tegn på genopretning. I den antarktiske stratosfære toppede koncentrationen af halocarboner omkring år 2000 og begyndte derefter at aftage. De nuværende prognoser tyder på, at der kan ske en fuldstændig genopretning omkring år 2050. Det betyder, at en af de største udfordringer er at sikre den fortsatte overvågning af både ozon og ozonnedbrydende gasser for at sikre genopretningen. Forbedringer af den grundlæggende forståelse af processer og simuleringer heraf er særlig vigtige i forbindelse med et klima under forandring. Begge retninger skal simuleres, dvs. hvordan et skiftende klima vil påvirke ozonlaget, og hvordan ozonens genopretning vil påvirke vejr og klima. De såkaldte klima-kemiske modeller (CCM’er, Lamarque et al., 2013) synes at være af afgørende betydning i dette tilfælde.

Denne ovenstående liste over udfordringer for de næste par år inden for atmosfærisk forskning vedrører kun nogle få af de mest presserende uløste spørgsmål og er naturligvis ufuldstændig. De udfordringer, der er beskrevet heri, skal ikke betragtes som de sandsynlige hovedforskningsemner i Frontiers in Atmospheric Science; ethvert interessant arbejde med tilknytning til atmosfærevidenskabens paraply bør finde plads i tidsskriftet.

Akkreditering

Delvis støttet af MINECO (Spanien), projekt TRAMO og FEDER. Teamet af associerede redaktører af Frontiers in Atmospheric Science giver nyttige kommentarer.

Gimeno, L., Stohl, A., Trigo, R. M., Dominguez, F., Yoshimura, K., Yu, L., et al. (2012). Oceanic and terrestrial sources of continental precipitation. Rev. Geophys. 50:RG4003. doi: 10.1029/2012RG000389

CrossRef Full Text

Gray, L. J., Beer, J., Geller, M., Haigh, J. D., Lockwood, M., Matthes, K., et al. (2010). Solens påvirkning af klimaet. Rev. Geophys. 48:RG4001. doi: 10.1029/2009RG000282

CrossRef Full Text

Grimmond, C. S. B., Blackett, M., Best, M. J., Barlow, J., Baik, J-J., Belcher, S. E., et al. (2010). Det internationale projekt til sammenligning af energibalancemodeller i byer: første resultater fra fase 1. J. Appl. Meteorol. Climatol. 49, 1268-1292. doi: 10.1175/2010JAMC2354.1

CrossRef Full Text

Grimmond, C. S. B., Blackett, M., Best, M. J., Barlow, J., Baik, J-J., Belcher, S. E., et al. (2011). Indledende resultater fra fase 2 af den internationale sammenligning af energibalancemodeller for byer. Int. J. Climatol. 31, 244-272. doi: 10.1002/joc.2227

CrossRef Full Text

IPCC. (2013). Klimaændringer: The Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK: Cambridge University Press.

Lamarque, J.-F., Shindell, D. T., Josse, B., Young, P. J., Cionni, I., Eyring, V., et al. (2013). The atmospheric chemistry and climate model intercomparison project (ACCMIP): oversigt og beskrivelse af modeller, simuleringer og klimadiagnostik. Geosci. Model. Dev. 6, 179-206. doi: 10.5194/gmd-6-179-2013

CrossRef Full Text

Lorenz, E. N. (1967). Atmosfærens natur og teori. Genève: WMO, 161.

Martilli, A. (2007). Aktuel forskning og fremtidige udfordringer inden for modellering af mesoskalaer i byer. Int. J. Climatol. 27, 1909-1918. doi: 10.1002/joc.1620

CrossRef Full Text

Masson, V. (2006). Modellering af byoverfladen og byernes indvirkning på mesoskalaen. Theor. Appl. Climatol. 84, 35-45. doi: 10.1007/s00704-005-0142-3

CrossRef Full Text

Muller, C. L., Chapman, L., Grimmond, C. S. B., Young, D. T., og Cai, X. (2013). Sensorer og byen: en gennemgang af meteorologiske netværk i byerne. Int. J. Climatol. 33, 1585-1600. doi: 10.1002/joc.3678

CrossRef Full Text

National Research Council. (1998). The Atmospheric Sciences: Entering the Twenty-First Century. Washington, DC: The National Academies Press.

Pielke, R. A. Sr., og Wilby, R. L. (2011). Regional nedskalering af klimaet – hvad er pointen? EOS 93, 52-53. doi: 10.1029/2012EOO050008

CrossRef Full Text

Wang, C. (2013). Indvirkning af antropogene absorberende aerosoler på skyer og nedbør: en gennemgang af de seneste fremskridt. Atmos. Res. 122, 237-249. doi: 10.1016/j.atmosres.2012.11.005

CrossRef Full Text

Yang, J., Gong, P., Fu, R., Zhang, M., Chen, J., Liang, S., et al. (2013). Den rolle, som satellit-fjernmåling spiller i undersøgelser af klimaændringer. Nat. Clim. Change 3, 875-883. doi: 10.1038/nclimate1908

CrossRef Full Text

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.