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Clear-sky ultraviolet radiation modelling using output from the Chemistry Climate Model Initiative

Lamy, K. und Portafaix, T. und Josse, B. und Brogniez, C. und Godin-Beekmann, S. und Bencherif, H. und Revell, L. und Akiyoshi, H. und Bekki, S. und Hegglin, M. I. und Jöckel, Patrick und Kirner, O. und Liley, B. und Marecal, V. und Morgenstern, O. und Stenke, A. und Zeng, G. und Abraham, N. L. und Archibald, A. T. und Butchart, N. und Chipperfield, M. P. und Di Genova, G. und Deushi, M. und Dhomse, S. S. und Hu, R.-M. und Kinnison, D. und Kotkamp, M. und McKenzie, R. und Michou, M. und O'Connor, F. M. und Oman, L. D. und Pitari, G. und Plummer, D. A. und Pyle, J. A. und Rozanov, E. und Saint-Martin, D. und Sudo, K. und Tanaka, T. Y. und Visioni, D. und Yoshida, K. (2019) Clear-sky ultraviolet radiation modelling using output from the Chemistry Climate Model Initiative. Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), 19 (15), Seiten 10087-10110. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-19-10087-2019. ISSN 1680-7316.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: https://www.atmos-chem-phys.net/19/10087/2019/

Kurzfassung

We have derived values of the ultraviolet index (UVI) at solar noon using the Tropospheric Ultraviolet Model (TUV) driven by ozone, temperature and aerosol fields from climate simulations of the first phase of the Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI-1). Since clouds remain one of the largest uncertainties in climate projections, we simulated only the clear-sky UVI. We compared the modelled UVI climatologies against present-day climatological values of UVI derived from both satellite data (the OMI-Aura OMUVBd product) and ground-based measurements (from the NDACC network). Depending on the region, relative differences between the UVI obtained from CCMI/TUV calculations and the ground-based measurements ranged between −5.9 % and 10.6 %. We then calculated the UVI evolution throughout the 21st century for the four Representative Concentration Pathways (RCPs 2.6, 4.5, 6.0 and 8.5). Compared to 1960s values, we found an average increase in the UVI in 2100 (of 2 %–4 %) in the tropical belt (30∘ N–30∘ S). For the mid-latitudes, we observed a 1.8 % to 3.4 % increase in the Southern Hemisphere for RCPs 2.6, 4.5 and 6.0 and found a 2.3 % decrease in RCP 8.5. Higher increases in UVI are projected in the Northern Hemisphere except for RCP 8.5. At high latitudes, ozone recovery is well identified and induces a complete return of mean UVI levels to 1960 values for RCP 8.5 in the Southern Hemisphere. In the Northern Hemisphere, UVI levels in 2100 are higher by 0.5 % to 5.5 % for RCPs 2.6, 4.5 and 6.0 and they are lower by 7.9 % for RCP 8.5. We analysed the impacts of greenhouse gases (GHGs) and ozone-depleting substances (ODSs) on UVI from 1960 by comparing CCMI sensitivity simulations (1960–2100) with fixed GHGs or ODSs at their respective 1960 levels. As expected with ODS fixed at their 1960 levels, there is no large decrease in ozone levels and consequently no sudden increase in UVI levels. With fixed GHG, we observed a delayed return of ozone to 1960 values, with a corresponding pattern of change observed on UVI, and looking at the UVI difference between 2090s values and 1960s values, we found an 8 % increase in the tropical belt during the summer of each hemisphere. Finally we show that, while in the Southern Hemisphere the UVI is mainly driven by total ozone column, in the Northern Hemisphere both total ozone column and aerosol optical depth drive UVI levels, with aerosol optical depth having twice as much influence on the UVI as total ozone column does.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/128762/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Clear-sky ultraviolet radiation modelling using output from the Chemistry Climate Model Initiative
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lamy, K.LACy, Laboratoire de l'Atmosphère et des Cyclones (UMR 8105 CNRS, Université de La Réunion, Météo-France), Saint-Denis de La Réunion, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Portafaix, T.LACy, Laboratoire de l'Atmosphère et des Cyclones (UMR 8105 CNRS, Université de La Réunion, Météo-France), Saint-Denis de La Réunion, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Josse, B.Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) UMR 3589, Météo-France/CNRS, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brogniez, C.Laboratoire d'Optique Atmosphérique (LOA), Université de Lille, Faculté des Sciences et Technologies, Villeneuve d'Ascq, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Godin-Beekmann, S.Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales, Service d'Aéronomie (LATMOS), CNRS, Institut Pierre Simon Laplace, Pierre et Marie Curie University, Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bencherif, H.School of Chemistry and Physics, University of KwaZulu Natal, Durban, South AfricaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Revell, L.Institute for Atmospheric and Climate Science, ETH Zürich (ETHZ), Zürich, Switzerlandhttps://orcid.org/0000-0002-8974-7703NICHT SPEZIFIZIERT
Akiyoshi, H.National Institute of Environmental Studies (NIES), Tsukuba, Japanhttps://orcid.org/0000-0001-6463-9004NICHT SPEZIFIZIERT
Bekki, S.Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales, Service d'Aéronomie (LATMOS), CNRS, Institut Pierre Simon Laplace, Pierre et Marie Curie University, Paris, Francehttps://orcid.org/0000-0002-5538-0800NICHT SPEZIFIZIERT
Hegglin, M. I.Department of Meteorology, University of Reading, Reading, UKhttps://orcid.org/0000-0003-2820-9044NICHT SPEZIFIZIERT
Jöckel, PatrickDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8964-1394NICHT SPEZIFIZIERT
Kirner, O.Steinbuch Centre for Computing, Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-5668-6177NICHT SPEZIFIZIERT
Liley, B.National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA), Wellington, New Zealandhttps://orcid.org/0000-0002-8844-7928NICHT SPEZIFIZIERT
Marecal, V.Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) UMR 3589, Météo-France/CNRS, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morgenstern, O.National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA), Wellington, New Zealandhttps://orcid.org/0000-0002-9967-9740NICHT SPEZIFIZIERT
Stenke, A.Institute for Atmospheric and Climate Science, ETH Zürich (ETHZ), Zürich, Switzerlandhttps://orcid.org/0000-0002-5916-4013NICHT SPEZIFIZIERT
Zeng, G.National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA), Wellington, New Zealandhttps://orcid.org/0000-0002-9356-5021NICHT SPEZIFIZIERT
Abraham, N. L.Department of Chemistry, University of Cambridge, Cambridge, UKhttps://orcid.org/0000-0003-3750-3544NICHT SPEZIFIZIERT
Archibald, A. T.Department of Chemistry, University of Cambridge, Cambridge, UKhttps://orcid.org/0000-0001-9302-4180NICHT SPEZIFIZIERT
Butchart, N.Met Office Hadley Centre (MOHC), Exeter, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chipperfield, M. P.School of Earth and Environment, University of Leeds, Leeds, UKhttps://orcid.org/0000-0002-6803-4149NICHT SPEZIFIZIERT
Di Genova, G.Department of Physical and Chemical Sciences, Universitá dell'Aquila, L'Aquila, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Deushi, M.Meteorological Research Institute (MRI), Tsukuba, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dhomse, S. S.School of Earth and Environment, University of Leeds, Leeds, UKhttps://orcid.org/0000-0003-3854-5383NICHT SPEZIFIZIERT
Hu, R.-M.Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales, Service d'Aéronomie (LATMOS), CNRS, Institut Pierre Simon Laplace, Pierre et Marie Curie University, Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kinnison, D.National Center for Atmospheric Research (NCAR), Boulder, Colorado, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kotkamp, M.National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA), Wellington, New ZealandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
McKenzie, R.National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA), Wellington, New ZealandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Michou, M.Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) UMR 3589, Météo-France/CNRS, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
O'Connor, F. M.Met Office Hadley Centre (MOHC), Exeter, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Oman, L. D.National Aeronautics and Space Administration Goddard Space Flight Center (NASA GSFC), Greenbelt, Maryland, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pitari, G.Department of Physical and Chemical Sciences, Universitá dell'Aquila, L'Aquila, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plummer, D. A.Environment and Climate Change Canada, Montréal, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pyle, J. A.Department of Chemistry, University of Cambridge, Cambridge, UKhttps://orcid.org/0000-0003-3629-9916NICHT SPEZIFIZIERT
Rozanov, E.Institute for Atmospheric and Climate Science, ETH Zürich (ETHZ), Zürich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saint-Martin, D.Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) UMR 3589, Météo-France/CNRS, Toulouse, Francehttps://orcid.org/0000-0002-8478-6914NICHT SPEZIFIZIERT
Sudo, K.Graduate School of Environmental Studies, Nagoya University, Nagoya, Japanhttps://orcid.org/0000-0002-5013-4168NICHT SPEZIFIZIERT
Tanaka, T. Y.Meteorological Research Institute (MRI), Tsukuba, Japanhttps://orcid.org/0000-0003-0600-2122NICHT SPEZIFIZIERT
Visioni, D.Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering, Cornell University, Ithaca, NY, USAhttps://orcid.org/0000-0002-7342-2189NICHT SPEZIFIZIERT
Yoshida, K.Meteorological Research Institute (MRI), Tsukuba, Japanhttps://orcid.org/0000-0002-2422-5584NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 August 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-19-10087-2019
Seitenbereich:Seiten 10087-10110
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:ultraviolot radiation, clear-sky, CCMI, EMAC, MESSy, ozone, chemistry-climate modelling
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: Jöckel, Dr. Patrick
Hinterlegt am:13 Aug 2019 08:42
Letzte Änderung:13 Aug 2019 08:42

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