Amos, M. and Young, P. J. and Hosking, J. S. and Lamarque, J.-F. and Abraham, N. L. and Akiyoshi, H. and Archibald, A. T. and Bekki, S. and Deushi, M. and Jöckel, Patrick and Kinnison, D. and Kirner, O. and Kunze, M. and Marchand, M. and Plummer, D. A. and Saint-Martin, D. and Sudo, K. and Tilmes, S. and 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), pp. 9961-9977. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-20-9961-2020. ISSN 1680-7316.
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Official URL: https://acp.copernicus.org/articles/20/9961/2020/
Abstract
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.
Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/135811/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Title: | Projecting ozone hole recovery using an ensemble of chemistry--climate models weighted by model performance and independence | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors: |
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Date: | 26 August 2020 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | Atmospheric Chemistry and Physics (ACP) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 20 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.5194/acp-20-9961-2020 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Page Range: | pp. 9961-9977 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | Copernicus Publications | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 1680-7316 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | stratospheric ozone, recovery, chemistry climate modelling, ESCiMo, CCMI, EMAC, MESSy, antarctic | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program Themes: | Earth Observation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Program: | R EO - Earth Observation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research theme (Project): | R - Project Climatic relevance of atmospheric tracer gases, aerosols and clouds, R - Atmospheric and climate research | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Location: | Oberpfaffenhofen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutes and Institutions: | Institute of Atmospheric Physics > Earth System Modelling | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited By: | Jöckel, Dr. Patrick | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited On: | 02 Sep 2020 12:10 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Modified: | 02 Sep 2020 12:10 |
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