BakgrundMoln och nederbörd har funnits lika länge som hav på jorden. Moln består av olika former av vattensubstans i antingen flytande- eller isfas. Varje moln består av ett stort antal molnpartiklar suspenderade i luft. Under 0 oC består molnen av otaliga molndroppar. Över -36 oC är ingen vätska möjlig och molnen innehåller ispartiklar, såsom kristaller. Mellan dessa ligger "blandfas"-regionen (0 till -36 oC) där både is och underkylda droppar är möjliga.Enkla observationer av moln har länge förklarats med två mekanismer för nederbörd som involverar is- respektive vätskefasen. I tropikerna har vissa utfällande moln ingen is alls, eftersom deras toppar ligger under frysnivån, vilket innebär sammansmältning av molndroppar (´den varma regnprocessen´). På kalla breddgrader ger vissa moln i den blanfasregionen snöfall från ångtillväxt av iskristaller (´iskristallprocess´), utan stor ansamling av underkyld vätska. "Varm" och "kall" nederbörd härrör från båda mekanismerna.Ändå är nederbördsbildandet i verkligheten inte så enkel. Isens morfologi är komplex. Det kan finnas olika former av iskristaller, snö, graupel, hagel eller iskalla droppar, såväl som molndroppar, duggregn eller regn. Nederbörd kan växa genom många permutationer av interaktioner mellan dessa typer. Det kan frysa eller smälta. Iskristallprocessen kan förstärkas genom "rimning", med snö som ansamlas som underkyld molnvätska som fryser, kanske till och med genererar graupel. Den varma regnprocessen förstärks av turbulens i molnet.Generellt kräver betydande nederbörd att molnen är djupa, och därmed oftast sträcker sig in i området med blandad fas. Med både underkyld vätska och is samexisterande kan nederbörd bildas av både "varma" och "kalla" mekanismer samtidigt. När kall isnederbörd (t.ex. snö) smälter blir det "kallt" regn. När varmt regn fryser, blir det varm isnederbörd (t.ex. varm graupel), som kan smälta och bilda "varmt" regn. Regn på marken kan vara varmt eller kallt, och på samma sätt för graupel/hagel.Följaktligen är det ett icke trivialt problem att avgöra om nederbörden på marken är "varm" eller "kall", under alla djupa moln. Svårigheter att realistiskt simulera glaciationen av moln i blandade faser har gjort att en kunskapslucka kvarstår gällande den globala fördelningen av balansen mellan varm och kall nederbörd vid markytan som en funktion av geografi, årstid och molntyp.En sådan öppen fråga skulle kunna lösas med en detaljerad modell med märkning av enskilda spårämnen för att spåra varma och kalla komponenter av regn och graupel. Men ett bättre tillvägagångssätt är att på något sätt kombinera modelleringen med satellitobservationer av den totala markytenederbörden över hela världen. AI ger en väg framåt. ForskningsmålDet kommer att finnas tre faser av arbetet.Först kommer vi att konstruera det neurala nätverket med indata från EarthCARE-satelliten. Dessa data ger förhållandet mellan markytenederbörd som är "varm" i förhållande till totalen (varmt och kallt). Preliminär träning kommer att ske med tre simuleringar som redan är gjorda med vår detaljerade molnmodell.För det andra, för våra två versioner av en global modell som utvecklats i Lund (den ena konventionell och den andra med vår molnmodell inbäddad i den), kommer förmågan att förutsäga båda komponenterna av markytenederbörd att kodas med märkning av spårämnen. Efter att ha testat båda globala modellerna kommer vi att använda den globala simuleringen av dagens klimat från de globala modellerna med den inbäddade molnmodellen för att träna det neurala nätverket globalt.Slutligen kommer den globala fördelningen av varm och kall markytenederbörd att observeras genom att applicera det neurala nätverket på EarthCAREs satellitdata. Detta kommer att möjliggöra en klimatologisk undersökning av världen, som sedan kommer att analyseras för influenser från geografi, säsongsvariationer och molntyp. Den konventionella globala modellens förutsägelse kommer att jämföras med den satellitbaserade undersökningen.