Badania z zakresu klimatologii, jakie są realizowane w CBK PAN, skupiają się na problematyce satelitarnych obserwacji zachmurzenia: teledetekcji chmur, stopnia niepewności satelitarnych szacunków zachmurzenia, identyfikowaniu źródeł niepewności ocen zachmurzenia.
Największą uwagę kładziemy na najnowocześniejsze narzędzia i techniki obserwacji atmosfery – radiometry obrazujące satelitów okołobiegunowych (MODIS, VIIRS) oraz instrumenty profilujące satelitów CALIPSO (lidar) i CloudSat (radar). Zachmurzenie badamy w skali globalnej, jak również regionalnie: nad Europą, Polską i Svalbardem (Arktyka).
CBK PAN opracowało pierwszą satelitarną ocenę zachmurzenia nad Polską oraz pierwszą ocenę pionowego zróżnicowania zachmurzenia nad Polską. Centrum jest jedynym ośrodkiem na świecie publikujących wysokorozdzielczą (1 km/ piksel) klimatologię zachmurzenia dla Europy bazująca na danych MODIS.
Dlaczego zachmurzenie?
Klimat Ziemi zależy w pierwszej kolejności od ilości energii, jaka ze Słońca dociera do atmosfery i powierzchni planety. Czynnikiem, który w największym stopniu kontroluje strumień tej energii są właśnie chmury. Z racji dużej jasności (wysokiego albedo) chmury odbijają więcej promieniowania, niż typowa lądowa i morska powierzchnia globu.
Ziemia wolna od chmur byłaby „ciemniejsza”, a średnie globalne albedo wyniosłoby 15% wobec faktycznego 30%. Obecność chmur przyczynia się zatem do ochładzania atmosfery. Prawidłowe oszacowanie częstości z jaką chmury pojawiają się w atmosferze (czyli zachmurzenia) jest kluczowe dla wiarygodnego badania klimatu i jego zmian.
Obecnie najważniejszą metodą detekcji chmur i szacowania zachmurzenia są obserwacje satelitarne. Pozwalają w jednorodny sposób objąć całą planetę, w tym regiony pozbawione naziemnej sieci meteorologicznej, a kluczowe dla współczesnych zmian klimatu (oceany, Arktyka). Obserwacje satelitarne mają podstawy fizyczne, co pozwala uwolnić się od subiektywizmu obserwatora naziemnego.
Zanieczyszczenia światłem
Oddzielnym nurtem badawczym w Centrum Badań Kosmicznych PAN, realizowanym na pograniczu badań atmosfery i innych dyscyplin jest problem zanieczyszczenia światłem. CBK PAN koncentruje się na satelitarnych obserwacjach antropogenicznych źródeł światła, do czego wykorzystywane są dane z instrumentów meteorologicznych VIIRS oraz fotografie wykonywane przez astronautów na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Na terenie Centrum zlokalizowana jest stacja fotometryczna, która od 2014 roku monitoruje jasność nieba nad Warszawą (jedna z miar stopnia zanieczyszczenia światłem). Dane te są analizowane z uwzględnieniem zachmurzenia, którego stopień oceniany jest za pomocą obserwacji satelitarnych.
