I dag, de flesta av världens befolkning bor i städer, och en betydande del (nästan 40 procent) bor inom cirka 30 miles från en kustlinje. Att förutsäga lokala vädermönster och mikroklimat i dessa befolkade områden är nyckeln till att effektivt hantera energiresurser, övervakning av luftkvaliteten, utveckla en tålig transportinfrastruktur, förbereda sig för naturkatastrofer och nödsituationer, och säkerställa nationell säkerhet.

Dock, på grund av deras unika egenskaper, utvecklade urbana och kustnära platser är bland de svåraste platserna att exakt förutsäga atmosfäriska förhållanden. Städer är ofta varmare än deras förorts- eller landsbygdsomgivning eftersom de är gjorda av värmeabsorberande material som betong och stål, och de genererar en betydande mängd spillvärme till följd av industriell energianvändning. Höga byggnader omdirigerar luftflödet, ändra vindhastighet och riktning. Genom att trycka varmt, fuktig ytluft in i den svalare luften ovanför, skyskrapor kan främja bildandet av regnmoln. På grund av dessa och andra faktorer, stadsområden är känsliga för kraftiga åskväder, tung is och snö, värme och kalla vågor, och andra extrema väderhändelser som utgör risker för människors hälsa och säkerhet. Till exempel, stormrelaterade översvämningar som förvärras av stigande havsnivåer i kuststäder kan tvinga fram en nedläggning av tunnelbanestationer, vägar, och andra transportsätt.

"Trots dess betydelse på 2000 -talet, det urbana mänskliga miljösystemet är mycket dåligt förstådd, "sa Pavlos Kollias, en atmosfärisk forskare vid miljö- och klimatvetenskapliga avdelningen vid U.S. Department of Energy's (DOE) Brookhaven National Laboratory, professor vid School of Marine and Atmospheric Sciences (SoMAS) vid Stony Brook University (SBU), och en adjungerad professor vid institutionen för atmosfäriska och oceaniska vetenskaper vid McGill University. "Nuvarande atmosfäriska övervaknings- och varningssystem är inte tillräckliga för att förutsäga urbana mikroklimat. Framsteg i distribuerade fjärranalyserade nätverk, numeriska meteorologiska modeller, och högpresterande datorer behövs för att förbättra lokala väderprognoser. "

År 2017, Brookhaven Lab etablerade Center for Multiscale Applied Sensing (CMAS) för att påskynda datadriven forskning för att utveckla mer tillförlitliga väderprognoser för städer och andra energihotspots. Detta tvärvetenskapliga centrum sammanför världsledande expertis inom atmosfäriska sensortekniker och högupplöst vädermodellering från Brookhaven Labs miljö- och klimatvetenskapliga avdelning och Computational Science Initiative och SBU:s SoMAS. Forskare vid CMAS definierar viktiga atmosfäriska parametrar för att införliva i stadssystemsmodeller över olika skalor - från gatunivå till grannskap, stad, och regionala nivåer - och de atmosfäriska mätningarna som behövs för att initiera och validera dessa modeller.

I september 2018, Brookhaven Lab implementerade ett nytt lastbilbaserat mobillaboratorium som en del av CMAS:s observationsmöjligheter. Detta mobila laboratorium är utrustat med flera toppmoderna sensorer för att mäta vind, nederbörd, luftkvalitet, och andra atmosfäriska variabler. Under de kommande åren, lastbilen kommer att resa till olika stads- och kustområden längs den nordöstra megalopolen - området som sträcker sig från Boston till Washington, DC - för att samla in atmosfäriska data till stöd för stadsdispersion och vindstudier till havs.

"De atmosfäriska data som samlas in av forskningsbilen kommer att främja vår förståelse av de komplexa interaktionerna mellan människor och stadsmiljöer och hur sådana interaktioner påverkar mikroklimatet i dessa miljöer, ", sa Kollias. "Det mobila labbet kommer att ta med mätmöjligheter till områden med begränsad tillgänglighet, och data som erhålls om atmosfäriska processer i städer kommer att stödja utvecklingen av förutsägbara modeller i alla skalor. "