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Inter-model comparison of global hydroxyl radical (OH) distributions and their impact on atmospheric methane over the 2000--2016 period

Zhao, Y. und Saunois, M. und Bousquet, P. und Lin, X. und Berchet, A. und Hegglin, M. I. und Canadell, J. G. und Jackson, R. B. und Hauglustaine, D. A. und Szopa, S. und Stavert, A. R. und Abraham, N. L. und Archibald, A. T. und Bekki, S. und Deushi, M. und Jöckel, Patrick und Josse, B. und Kinnison, D. und Kirner, O. und Marécal, V. und O'Connor, F. M. und Plummer, D. A. und Revell, L. E. und Rozanov, E. und Stenke, A. und Strode, S. und Tilmes, S. und Dlugokencky, E. J. und Zheng, B. (2019) Inter-model comparison of global hydroxyl radical (OH) distributions and their impact on atmospheric methane over the 2000--2016 period. Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), 19 (21), Seiten 13701-13723. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-19-13701-2019. ISSN 1680-7316.

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Offizielle URL: https://www.atmos-chem-phys.net/19/13701/2019/

Kurzfassung

The modeling study presented here aims to estimate how uncertainties in global hydroxyl radical (OH) distributions, variability, and trends may contribute to resolving discrepancies between simulated and observed methane (CH4) changes since 2000. A multi-model ensemble of 14 OH fields was analyzed and aggregated into 64 scenarios to force the offline atmospheric chemistry transport model LMDz (Laboratoire de Meteorologie Dynamique) with a standard CH4 emission scenario over the period 2000–2016. The multi-model simulated global volume-weighted tropospheric mean OH concentration ([OH]) averaged over 2000–2010 ranges between 8.7×105 and 12.8×105 molec cm−3. The inter-model differences in tropospheric OH burden and vertical distributions are mainly determined by the differences in the nitrogen oxide (NO) distributions, while the spatial discrepancies between OH fields are mostly due to differences in natural emissions and volatile organic compound (VOC) chemistry. From 2000 to 2010, most simulated OH fields show an increase of 0.1–0.3×105 molec cm−3 in the tropospheric mean [OH], with year-to-year variations much smaller than during the historical period 1960–2000. Once ingested into the LMDz model, these OH changes translated into a 5 to 15 ppbv reduction in the CH4 mixing ratio in 2010, which represents 7 %–20 % of the model-simulated CH4 increase due to surface emissions. Between 2010 and 2016, the ensemble of simulations showed that OH changes could lead to a CH4 mixing ratio uncertainty of >±30 ppbv. Over the full 2000–2016 time period, using a common state-of-the-art but nonoptimized emission scenario, the impact of [OH] changes tested here can explain up to 54 % of the gap between model simulations and observations. This result emphasizes the importance of better representing OH abundance and variations in CH4 forward simulations and emission optimizations performed by atmospheric inversions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/131186/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Inter-model comparison of global hydroxyl radical (OH) distributions and their impact on atmospheric methane over the 2000--2016 period
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zhao, Y.Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, LSCE-IPSL (CEA-CNRS-UVSQ), Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saunois, M.Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, LSCE-IPSL (CEA-CNRS-UVSQ), Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bousquet, P.Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, LSCE-IPSL (CEA-CNRS-UVSQ), Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lin, X.Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, LSCE-IPSL (CEA-CNRS-UVSQ), Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, Francehttps://orcid.org/0000-0002-0605-6430NICHT SPEZIFIZIERT
Berchet, A.Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, LSCE-IPSL (CEA-CNRS-UVSQ), Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, Francehttps://orcid.org/0000-0001-6709-0125NICHT SPEZIFIZIERT
Hegglin, M. I.Department of Meteorology, University of Reading, Reading, UKhttps://orcid.org/0000-0003-2820-9044NICHT SPEZIFIZIERT
Canadell, J. G.Global Carbon Project, CSIRO Oceans and Atmosphere, Canberra, Australian Capital Territory 2601, Australiahttps://orcid.org/0000-0002-8788-3218NICHT SPEZIFIZIERT
Jackson, R. B.Earth System Science Department, Woods Institute for the Environment, and Precourt Institute for Energy, Stanford University, Stanford, CA 94305, USAhttps://orcid.org/0000-0001-8846-7147NICHT SPEZIFIZIERT
Hauglustaine, D. A.Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, LSCE-IPSL (CEA-CNRS-UVSQ), Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Szopa, S.Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, LSCE-IPSL (CEA-CNRS-UVSQ), Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, Francehttps://orcid.org/0000-0002-8641-1737NICHT SPEZIFIZIERT
Stavert, A. R.CSIRO Oceans and Atmosphere, Aspendale, Victoria, 3195, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Abraham, N. L.Department of Chemistry, University of Cambridge, CB2 1EW, Cambridge, UKhttps://orcid.org/0000-0003-3750-3544NICHT SPEZIFIZIERT
Archibald, A. T.Department of Chemistry, University of Cambridge, CB2 1EW, Cambridge, UKhttps://orcid.org/0000-0001-9302-4180NICHT SPEZIFIZIERT
Bekki, S.LATMOS, Université Pierre et Marie Curie, 4 Place Jussieu Tour 45, couloir 45–46, 3e étage Boite 102, 75252, Paris CEDEX 05, Francehttps://orcid.org/0000-0002-5538-0800NICHT SPEZIFIZIERT
Deushi, M.Meteorological Research Institute, 1-1 Nagamine, Tsukuba, Ibaraki, 305-0052, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jöckel, PatrickDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8964-1394NICHT SPEZIFIZIERT
Josse, B.Centre National de Recherches Météorologiques, Université de Toulouse, Météo-France, CNRS, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kinnison, D.Atmospheric Chemistry Observations and Modeling Laboratory, National Center for Atmospheric Research, 3090 Center Green Drive, Boulder, CO 80301, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kirner, O.Steinbuch Centre for Computing, Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-5668-6177NICHT SPEZIFIZIERT
Marécal, V.Centre National de Recherches Météorologiques, Université de Toulouse, Météo-France, CNRS, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
O'Connor, F. M.Met Office Hadley Centre, Exeter, EX1 3PB, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plummer, D. A.Climate Research Branch, Environment and Climate Change Canada, Montreal, Canadahttps://orcid.org/0000-0001-8087-3976NICHT SPEZIFIZIERT
Revell, L. E.Institute for Atmospheric and Climate Science, ETH Zürich (ETHZ), Zürich, Switzerlandhttps://orcid.org/0000-0002-8974-7703NICHT SPEZIFIZIERT
Rozanov, E.Institute for Atmospheric and Climate Science, ETH Zürich (ETHZ), Zürich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stenke, A.Institute for Atmospheric and Climate Science, ETH Zürich (ETHZ), Zürich, Switzerlandhttps://orcid.org/0000-0002-5916-4013NICHT SPEZIFIZIERT
Strode, S.NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD, USAhttps://orcid.org/0000-0002-8103-1663NICHT SPEZIFIZIERT
Tilmes, S.Atmospheric Chemistry Observations and Modeling Laboratory, National Center for Atmospheric Research, 3090 Center Green Drive, Boulder, CO 80301, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dlugokencky, E. J.Global Monitoring Division, NOAA Earth System Research Laboratory, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zheng, B.Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, LSCE-IPSL (CEA-CNRS-UVSQ), Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, Francehttps://orcid.org/0000-0001-8344-3445NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:13 November 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-19-13701-2019
Seitenbereich:Seiten 13701-13723
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:hydroxyl-radical, OH, oxidation capacity, atmospheric modelling, CCMI, EMAC, MESSy, Modular Earth Submodel System, methane, global atmospheric modelling, methane lifetime
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Verkehrssystem
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V VS - Verkehrssystem
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - Transport und Klima (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystem-Modellierung
Hinterlegt von: Jöckel, Dr. Patrick
Hinterlegt am:25 Nov 2019 09:08
Letzte Änderung:02 Feb 2020 20:16

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