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Extratropical age of air trends and causative factors in climate projection simulations

Sácha, Petr und Eichinger, Roland und Garny, Hella und Pisoft, Petr und Dietmüller, Simone und de la Torre, Laura und Plummer, David und Jöckel, Patrick und Morgenstern, Olaf und Zeng, Guang und Butchart, Neil und Añel, Juan A. (2019) Extratropical age of air trends and causative factors in climate projection simulations. Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), 19 (11), Seiten 7627-7647. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-19-7627-2019. ISSN 1680-7316.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Offizielle URL: https://www.atmos-chem-phys.net/19/7627/2019/

Kurzfassung

Climate model simulations show an acceleration of the Brewer–Dobson circulation (BDC) in response to climate change. While the general mechanisms for the BDC strengthening are widely understood, there are still open questions concerning the influence of the details of the wave driving. Mean age of stratospheric air (AoA) is a useful transport diagnostic for assessing changes in the BDC. Analyzing AoA from a subset of Chemistry–Climate Model Initiative part 1 climate projection simulations, we find a remarkable agreement between most of the models in simulating the largest negative AoA trends in the extratropical lower to middle stratosphere of both hemispheres (approximately between 20 and 25 geopotential kilometers (gpkm) and 20–50∘ N and S). We show that the occurrence of AoA trend minima in those regions is directly related to the climatological AoA distribution, which is sensitive to an upward shift of the circulation in response to climate change. Also other factors like a reduction of aging by mixing (AbM) and residual circulation transit times (RCTTs) contribute to the AoA distribution changes by widening the AoA isolines. Furthermore, we analyze the time evolution of AbM and RCTT trends in the extratropics and examine the connection to possible drivers focusing on local residual circulation strength, net tropical upwelling and wave driving. However, after the correction for a vertical shift of pressure levels, we find only seasonally significant trends of residual circulation strength and zonal mean wave forcing (resolved and unresolved) without a clear relation between the trends of the analyzed quantities. This indicates that additional causative factors may influence the AoA, RCTT and AbM trends. In this study, we postulate that the shrinkage of the stratosphere has the potential to influence the RCTT and AbM trends and thereby cause additional AoA changes over time.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/127825/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Extratropical age of air trends and causative factors in climate projection simulations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sácha, PetrUniv. Prag, Tschechische RepublikNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eichinger, RolandMIM, Univ. München und DLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garny, HellaDLR, IPA und MIM, Univ. MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pisoft, PetrUniv. Prag, Tschechische RepublikNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dietmüller, SimoneDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
de la Torre, LauraUniv. de Vigo, Ourense, SpanienNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plummer, DavidEnviron. Canada, Victoria, BC, KanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jöckel, PatrickDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8964-1394NICHT SPEZIFIZIERT
Morgenstern, OlafNIWA, Lauder, NeuseelandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zeng, GuangNIWA, Lauder, NeuseelandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Butchart, NeilMet Office, Exeter, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Añel, Juan A.Universidade de Vigo, Ourense, SpanienNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics (ACP)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:19
DOI:10.5194/acp-19-7627-2019
Seitenbereich:Seiten 7627-7647
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Stiller, GabiNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Copernicus Publications
Name der Reihe:Copernicus
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:climate models, age of air, trends, stratosphere, upward shift
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atmosphären- und Klimaforschung, R - Projekt Klimarelevanz von atmosphärischen Spurengasen, Aerosolen und Wolken
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystem-Modellierung
Hinterlegt von: Eichinger, Roland
Hinterlegt am:17 Jun 2019 13:39
Letzte Änderung:17 Jun 2019 13:39

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