Hoje, a maior parte da população mundial vive em cidades, e uma fração significativa (quase 40 por cento) vive a cerca de 30 milhas de um litoral. Prever os padrões climáticos locais e microclimas nessas áreas altamente povoadas é a chave para o gerenciamento eficaz dos recursos de energia, monitorar a qualidade do ar, desenvolver uma infraestrutura de transporte resiliente, preparando-se para desastres naturais e emergências, e garantir a segurança nacional.

Contudo, por causa de suas características únicas, localizações urbanas e costeiras desenvolvidas estão entre os lugares mais difíceis de prever com precisão as condições atmosféricas. As cidades costumam ser mais quentes do que seus arredores suburbanos ou rurais porque são feitas de materiais que absorvem calor, como concreto e aço, e geram uma quantidade significativa de calor residual como resultado do uso de energia industrial. Edifícios altos redirecionam o fluxo de ar, alterando a velocidade e a direção do vento. Empurrando quente, o ar úmido da superfície para o ar mais frio acima, arranha-céus podem promover a formação de nuvens de chuva. Por causa desses e de outros fatores, as áreas urbanas são vulneráveis ​​a fortes tempestades, gelo e neve pesados, ondas de calor e frio, e outros eventos climáticos extremos que representam riscos para a saúde e segurança humana. Por exemplo, enchentes relacionadas a tempestades exacerbadas pelo aumento do nível do mar em cidades costeiras podem forçar o fechamento de estações de metrô, estradas, e outros meios de transporte.

“Apesar de sua importância no século 21, o sistema humano-ambiente urbano é muito mal compreendido, "disse Pavlos Kollias, um cientista atmosférico do Departamento de Ciências Ambientais e Climáticas do Laboratório Nacional de Brookhaven do Departamento de Energia dos EUA (DOE), professor da Escola de Ciências Marinhas e Atmosféricas (SoMAS) da Stony Brook University (SBU), e professor adjunto do Departamento de Ciências Atmosféricas e Oceânicas da Universidade McGill. “Os atuais sistemas de monitoramento e alerta atmosférico não são suficientes para prever o microclima urbano. Avanços nas redes distribuídas de sensoriamento remoto, modelos meteorológicos numéricos, e computação de alto desempenho são necessários para melhorar as capacidades locais de previsão do tempo. "

Em 2017, O Brookhaven Lab estabeleceu o Center for Multiscale Applied Sensing (CMAS) para acelerar a pesquisa orientada a dados para desenvolver sistemas de previsão do tempo mais confiáveis ​​para cidades e outros pontos críticos de energia. Este centro multidisciplinar reúne expertise líder mundial em tecnologias de sensores atmosféricos e modelagem climática de alta resolução do Departamento de Ciências Ambientais e Climáticas do Brookhaven Lab e da Iniciativa de Ciência Computacional e SoMAS da SBU. Os cientistas do CMAS estão definindo os principais parâmetros atmosféricos para incorporar em modelos de sistema urbano em várias escalas - do nível da rua ao bairro, cidade, e níveis regionais - e as medições atmosféricas necessárias para inicializar e validar esses modelos.

Em setembro de 2018, O Brookhaven Lab implantou um novo laboratório móvel baseado em caminhão como parte dos recursos de observação do CMAS. Este laboratório móvel está equipado com vários sensores de última geração para medir ventos, precipitação, qualidade do ar, e outras variáveis ​​atmosféricas. Nos próximos anos, o caminhão viajará para várias áreas urbanas e costeiras ao longo da megalópole do Nordeste - a área que se estende de Boston a Washington, DC — para coletar dados atmosféricos para apoiar a dispersão urbana e estudos de vento offshore.

"Os dados atmosféricos coletados pelo caminhão de pesquisa irão avançar nossa compreensão das complexas interações entre humanos e ambientes urbanos e como tais interações impactam o microclima desses ambientes, "disse Kollias." O laboratório móvel trará recursos de medição em áreas com acessibilidade limitada, e os dados obtidos em processos atmosféricos urbanos apoiarão o desenvolvimento de modelos preditivos em todas as escalas. "