O Programa Mundial de Pesquisa Climática (WCRP, World Climate Research Programme) é um programa internacional que ajuda a coordenar a pesquisa climática global, criado em 1980 sob o patrocínio conjunto da Organização Meteorológica Mundial (OMM) e do Conselho Internacional de Ciência (ICSU), e também da Comissão Oceanográfica Intergovernamental (IOC) da UNESCO desde 1993. O Projeto Internacional de Climatologia de Nuvem por Satélite (ISCCP, International Satellite Cloud Climatology Project) foi aprovado como o primeiro projeto do WCRP e iniciou sua fase operacional em julho de 1983.
A reorganização do ISCCP dentro do GEWEX (Global Energy and Water Cycle Experiment) sob o WCRP mudou o foco do projeto para incluir nuvens e precipitação junto com nuvens e radiação. Esses eventos levaram a uma segunda versão dos produtos de dados produzidos a partir da década de 1990 até o início de 2010, com maior resolução graças aos avanços dos sensores satelitais.
O objetivo básico do ISCCP foi coletar e analisar dados de radiância de satélite para inferir a distribuição das propriedades radiativas das nuvens, a fim de melhorar a modelagem dos efeitos das nuvens no clima. O ISCCP tinha como objetivos:
- produzir um conjunto de dados globais, de resolução reduzida, calibrados e normalizados, de radiação infravermelha (IR) e visível (VIS), juntamente com informações básicas sobre as propriedades radiativas da atmosfera, das quais os parâmetros das nuvens podem ser derivados;
- coordenar pesquisas básicas sobre técnicas para inferir as propriedades físicas das nuvens a partir de dados de radiância de satélites (órbitas polar e geostacionária);
- derivar e validar uma climatologia global de nuvens;
- promover pesquisas usando dados do ISCCP para melhorar as parametrizações de nuvens em modelos climáticos;
- melhorar a compreensão do balanço de radiação da Terra (topo da atmosfera e superfície) e ciclo hidrológico.
Perfis diários de temperatura atmosférica, perfis de umidade e abundâncias da coluna de ozônio foram obtidos do produto de análise TIROS Operational Vertical Sounder (TOVS) produzido pela NOAA.
Os dados de cada pixel dos produtos derivados foram projetados em uma grade de mapa padrão (resolução de 280 km na primeira versão, 10 km na atual) e calculados os valores médios das propriedades da nuvem e da superfície, bem como seus desvios padrão (a cada 3 horas). Para manter uma significância estatística aproximadamente igual, a grade do mapa é uma grade de área igual. Além disso, as distribuições explícitas de espessuras ópticas de nuvens e pressões de topo (obtidas a partir da temperatura de topo e do perfil de temperatura atmosférica) são relatadas.
A figura acima apresenta a classificação radiométrica de pixels com nuvens pelos valores medidos de espessura óptica e pressão no topo da nuvem (à noite, apenas as pressões no topo da nuvem são determinadas, de modo que apenas os tipos de nuvem baixa, média e alta são contados). Todos os tipos de nuvens baixas e médias são separados em tipos líquidos e gelo; todas as nuvens altas são gelo. Os tipos de nuvens noturnas são baixa, média e alta, conforme indicado à direita.
As médias mensais são feitas primeiro na fase diurna constante para cada um dos períodos de 3 horas; oito conjuntos de médias para cada mês descrevem as variações médias diurnas das propriedades das nuvens e da superfície. A média mensal completa é então construída pela média desses oito conjuntos. A distribuição das propriedades da nuvem é resumida relatando as propriedades médias de dez tipos de nuvem.
As combinações mostradas na figura foram selecionados principalmente para diferenciar entre vários tipos de nuvens com diferentes feedbacks radiativos; no entanto, alguma correspondência também é aparente com os tipos clássicos de nuvens dinâmicas refletidos nos nomes. Esses resultados fornecem uma descrição precisa das variações da distribuição de nuvens observadas por satélites; mas, como a classificação é um tanto arbitrária, esses resultados não podem necessariamente ser interpretados como uma descrição adequada dos tipos morfológicos de nuvens que têm os mesmos nomes.
Um novo estudo foi publicado em 2022 mostrando as variações nas propriedades de nuvens em uma série de quase 40 anos (Rossow, Knapp & Young, 2022). As mudanças aumentam ligeiramente a quantidade média mensal global de nuvens com um pouco mais de nuvens altas e um pouco menos de nuvens médias e baixas. Ao longo de todo o período, a quantidade total de nuvens diminui lentamente causada por diminuições em cumulus/altocumulus; consequentemente, a temperatura média do topo da nuvem e a espessura óptica aumentaram. As variações de nuvens diurnas e sazonais são muito semelhantes às versões anteriores.
As mudanças nas propriedades das nuvens mostradas na figura a seguir foram investigadas para determinar quais tipos de nuvens estão contribuindo para a variação de longo prazo. Em termos de quantidade, os tipos de nuvens dominantes são baixos (Cu líquidos e Sc), médios (Ac líquidos e As) e altos (Ci e Cs). A diminuição total de quantidade de nuvens (CA) em 0,05 é explicada quase inteiramente por reduções em Cu em 0,02–0,03 (compensadas por um aumento em Sc em 0,01) e Ac em 0,02 com alguma diminuição de Ci em cerca de 0,01. Todos os outros valores do tipo nuvem são constantes ao longo do registro.
As alterações em PC/TC e TAU são consistentes com essas alterações do tipo nuvem. Embora a CA total não seja sensível a mudanças na calibração de radiância, as propriedades do tipo nuvem são. As alterações discutidas acima não podem ser devidas a uma alteração na calibração do VIS, pois as reduções em Cu/Ac/Ci estariam associadas a aumentos correspondentes em St, Ns e Cb. As alterações não podem ser devidas a uma alteração da calibração do IR, pois uma diminuição de Cu estaria associada a um aumento de Ci (assim como uma diminuição de St e um aumento de Cb), o que não é observado. A anomalia no início dos anos 1990 produzida pelo aerossol da erupção do Monte Pinatubo.
Estudos em andamento usando produtos ISCCP incluem diagnóstico de trocas de energia radiativa e latente por nuvens, evolução das propriedades das nuvens ao longo do ciclo de vida de tempestades tropicais e extratropicais e estimativas de feedbacks de nuvens em sistemas climáticos. Os dados em NetCDF podem ser baixados nesse link.
Fontes
- ISCCP – Cloud Properties Climate Data Record (CDR)
- Schiffer, R. A., & Rossow, W. B. (1983). The International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP): The First Project of the World Climate Research Programme, Bulletin of the American Meteorological Society, 64(7), 779-784. Retrieved Jan 3, 2023, from https://journals.ametsoc.org/view/journals/bams/64/7/1520-0477-64_7_779.xml
- Rossow, W. B., & Schiffer, R. A. (1991). ISCCP Cloud Data Products, Bulletin of the American Meteorological Society, 72(1), 2-20. Retrieved Jan 3, 2023, from https://journals.ametsoc.org/view/journals/bams/72/1/1520-0477_1991_072_0002_icdp_2_0_co_2.xml
- Rossow, W. B. (2022). History of the International Satellite Cloud Climatology Project. World Climate Research Programme (WCRP). https://doi.org/10.13021/GEWEX.ISCCP
- Rossow, W. B., Knapp, K. R., & Young, A. H. (2022). International Satellite Cloud Climatology Project: Extending the Record, Journal of Climate, 35(1), 141-158. Retrieved Jan 4, 2023, from https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/35/1/JCLI-D-21-0157.1.xml
