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Future trends in stratosphere-to-troposphere transport in CCMI models

Abalos, Marta und Orbe, C. und Kinnison, D. E. und Plummer, D. A. und Oman, L. D. und Jöckel, Patrick und Morgenstern, O. und Garcia, R. R. und Zeng, G. und Stone, K. A. und Dameris, Martin (2020) Future trends in stratosphere-to-troposphere transport in CCMI models. Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), 20 (11), Seiten 6883-6901. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-20-6883-2020. ISSN 1680-7316.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
15MB

Offizielle URL: https://www.atmos-chem-phys.net/20/6883/2020/

Kurzfassung

One of the key questions in the air quality and climate sciences is how tropospheric ozone concentrations will change in the future. This will depend on two factors: changes in stratosphere-to-troposphere transport (STT) and changes in tropospheric chemistry. Here we aim to identify robust changes in STT using simulations from the Chemistry Climate Model Initiative (CCMI) under a common climate change scenario (RCP6.0). We use two idealized stratospheric tracers to isolate changes in transport: stratospheric ozone (O3S), which is exactly like ozone but has no chemical sources in the troposphere, and st80, a passive tracer with fixed volume mixing ratio in the stratosphere. We find a robust increase in the tropospheric columns of these two tracers across the models. In particular, stratospheric ozone in the troposphere is projected to increase 10 %–16 % by the end of the 21st century in the RCP6.0 scenario. Future STT is enhanced in the subtropics due to the strengthening of the shallow branch of the Brewer–Dobson circulation (BDC) in the lower stratosphere and of the upper part of the Hadley cell in the upper troposphere. The acceleration of the deep branch of the BDC in the Northern Hemisphere (NH) and changes in eddy transport contribute to increased STT at high latitudes. These STT trends are caused by greenhouse gas (GHG) increases, while phasing out of ozone-depleting substances (ODS) does not lead to robust transport changes. Nevertheless, the decline of ODS increases the reservoir of ozone in the lower stratosphere, which results in enhanced STT of O3S at middle and high latitudes. A higher emission scenario (RCP8.5) produces stronger STT trends, with increases in tropospheric column O3S more than 3 times larger than those in the RCP6.0 scenario by the end of the 21st century.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/135279/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Future trends in stratosphere-to-troposphere transport in CCMI models
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Abalos, MartaUniv. Complutense, Madrid, Spanienhttps://orcid.org/0000-0002-1267-5115NICHT SPEZIFIZIERT
Orbe, C.NASA Goddard Institute for Space Studies, New York, NY, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kinnison, D. E.NCAR, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plummer, D. A.Environment and Climate Change Canada, Montreal, Canadahttps://orcid.org/0000-0001-8087-3976NICHT SPEZIFIZIERT
Oman, L. D.NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jöckel, PatrickDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8964-1394NICHT SPEZIFIZIERT
Morgenstern, O.NIWA, Wellington, Neuseelandhttps://orcid.org/0000-0002-9967-9740NICHT SPEZIFIZIERT
Garcia, R. R.NCAR, Boulder, CO, USAhttps://orcid.org/0000-0002-6963-4592NICHT SPEZIFIZIERT
Zeng, G.NIWA, Wellington, Neuseelandhttps://orcid.org/0000-0002-9356-5021NICHT SPEZIFIZIERT
Stone, K. A.Univ. of Melbourne, Australienhttps://orcid.org/0000-0002-2721-8785NICHT SPEZIFIZIERT
Dameris, MartinDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:11 Juni 2020
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:20
DOI:10.5194/acp-20-6883-2020
Seitenbereich:Seiten 6883-6901
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:ESCiMo, EMAC, CCMI, Earth System Modelling, Chemistry Climate Model, stratosphere-to-troposphere transport, MESSy
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:15 Jun 2020 10:23
Letzte Änderung:13 Jan 2021 20:20

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