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Projecting ozone hole recovery using an ensemble of chemistry--climate models weighted by model performance and independence

Amos, M. und Young, P. J. und Hosking, J. S. und Lamarque, J.-F. und Abraham, N. L. und Akiyoshi, H. und Archibald, A. T. und Bekki, S. und Deushi, M. und Jöckel, Patrick und Kinnison, D. und Kirner, O. und Kunze, M. und Marchand, M. und Plummer, D. A. und Saint-Martin, D. und Sudo, K. und Tilmes, S. und Yamashita, Y. (2020) Projecting ozone hole recovery using an ensemble of chemistry--climate models weighted by model performance and independence. Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), 20 (16), Seiten 9961-9977. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-20-9961-2020. ISSN 1680-7316.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://acp.copernicus.org/articles/20/9961/2020/

Kurzfassung

Calculating a multi-model mean, a commonly used method for ensemble averaging, assumes model independence and equal model skill. Sharing of model components amongst families of models and research centres, conflated by growing ensemble size, means model independence cannot be assumed and is hard to quantify. We present a methodology to produce a weighted-model ensemble projection, accounting for model performance and model independence. Model weights are calculated by comparing model hindcasts to a selection of metrics chosen for their physical relevance to the process or phenomena of interest. This weighting methodology is applied to the Chemistry–Climate Model Initiative (CCMI) ensemble to investigate Antarctic ozone depletion and subsequent recovery. The weighted mean projects an ozone recovery to 1980 levels, by 2056 with a 95 % confidence interval (2052–2060), 4 years earlier than the most recent study. Perfect-model testing and out-of-sample testing validate the results and show a greater projective skill than a standard multi-model mean. Interestingly, the construction of a weighted mean also provides insight into model performance and dependence between the models. This weighting methodology is robust to both model and metric choices and therefore has potential applications throughout the climate and chemistry–climate modelling communities.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/135811/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Projecting ozone hole recovery using an ensemble of chemistry--climate models weighted by model performance and independence
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Amos, M.Lancaster Environment Centre, Lancaster University, Lancaster, UKhttps://orcid.org/0000-0002-1166-0915NICHT SPEZIFIZIERT
Young, P. J.Lancaster Environment Centre, Lancaster University, Lancaster, UKhttps://orcid.org/0000-0002-5608-8887NICHT SPEZIFIZIERT
Hosking, J. S.British Antarctic Survey, Cambridge, UKhttps://orcid.org/0000-0002-3646-3504NICHT SPEZIFIZIERT
Lamarque, J.-F.National Center for Atmospheric Research (NCAR), Boulder, Colorado, USAhttps://orcid.org/0000-0002-4225-5074NICHT SPEZIFIZIERT
Abraham, N. L.Department of Chemistry, University of Cambridge, Cambridge, UKhttps://orcid.org/0000-0003-3750-3544NICHT SPEZIFIZIERT
Akiyoshi, H.National Institute for Environmental Studies (NIES), Tsukuba, Japanhttps://orcid.org/0000-0001-6463-9004NICHT SPEZIFIZIERT
Archibald, A. T.5Department of Chemistry, University of Cambridge, Cambridge, UKhttps://orcid.org/0000-0001-9302-4180NICHT SPEZIFIZIERT
Bekki, S.LATMOS, Institut Pierre Simon Laplace (IPSL), Paris, Francehttps://orcid.org/0000-0002-5538-0800NICHT SPEZIFIZIERT
Deushi, M.Meteorological Research Institute (MRI), Tsukuba, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jöckel, PatrickDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8964-1394NICHT SPEZIFIZIERT
Kinnison, D.National Center for Atmospheric Research (NCAR), Boulder, Colorado, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kirner, O.Steinbuch Centre for Computing, Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-5668-6177NICHT SPEZIFIZIERT
Kunze, M.Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin, Berlin, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-9608-1823NICHT SPEZIFIZIERT
Marchand, M.LATMOS, Institut Pierre Simon Laplace (IPSL), Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plummer, D. A.Environment and Climate Change Canada, Montreal, Canadahttps://orcid.org/0000-0001-8087-3976NICHT SPEZIFIZIERT
Saint-Martin, D.Environment and Climate Change Canada, Montreal, Canadahttps://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
Tilmes, S.National Center for Atmospheric Research (NCAR), Boulder, Colorado, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yamashita, Y.National Institute for Environmental Studies (NIES), Tsukuba, Japanhttps://orcid.org/0000-0002-6813-4668NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:26 August 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-20-9961-2020
Seitenbereich:Seiten 9961-9977
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:stratospheric ozone, recovery, chemistry climate modelling, ESCiMo, CCMI, EMAC, MESSy, antarctic
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 - Projekt Klimarelevanz von atmosphärischen Spurengasen, Aerosolen und Wolken, R - Atmosphären- und Klimaforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystem-Modellierung
Hinterlegt von: Jöckel, Dr. Patrick
Hinterlegt am:02 Sep 2020 12:10
Letzte Änderung:02 Sep 2020 12:10

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