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Modelling mineral dust emissions and atmospheric dispersion with MADE3 in EMAC v2.54

Beer, Christoph G. und Hendricks, Johannes und Righi, Mattia und Heinold, Bernd und Tegen, Ina und Groß, Silke Martha und Sauer, Daniel und Walser, Adrian und Weinzierl, Bernadett (2020) Modelling mineral dust emissions and atmospheric dispersion with MADE3 in EMAC v2.54. Geoscientific Model Development, 13 (9), Seiten 4287-4303. Copernicus Publications. doi: 10.5194/gmd-13-4287-2020. ISSN 1991-959X.

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

Offizielle URL: https://gmd.copernicus.org/articles/13/4287/2020/

Kurzfassung

It was hypothesized that using mineral dust emission climatologies in global chemistry climate models (GCCMs), i.e. prescribed monthly-mean dust emissions representative of a specific year, may lead to misrepresentations of strong dust burst events. This could result in a negative bias of model dust concentrations compared to observations for these episodes. Here, we apply the aerosol microphysics submodel MADE3 (Modal Aerosol Dynamics model for Europe, adapted for global applications, third generation) as part of the ECHAM/MESSy Atmospheric Chemistry (EMAC) general circulation model. We employ two different representations of mineral dust emissions for our model simulations: (i) a prescribed monthly-mean climatology of dust emissions representative of the year 2000 and (ii) an online dust parametrization which calculates wind-driven mineral dust emissions at every model time step. We evaluate model results for these two dust representations by comparison with observations of aerosol optical depth from ground-based station data. The model results show a better agreement with the observations for strong dust burst events when using the online dust representation compared to the prescribed dust emissions setup. Furthermore, we analyse the effect of increasing the vertical and horizontal model resolution on the mineral dust properties in our model. We compare results from simulations with T42L31 and T63L31 model resolution (2.8 by 2.8 degrees and 1.9 by 1.9 degrees in latitude and longitude, respectively; 31 vertical levels) with the reference setup (T42L19). The different model versions are evaluated against airborne in situ measurements performed during the SALTRACE mineral dust campaign (Saharan Aerosol Long-range Transport and Aerosol-Cloud Interaction Experiment, June-July 2013), i.e. observations of dust transported from the Sahara to the Caribbean. Results show that an increased horizontal and vertical model resolution is able to better represent the spatial distribution of airborne mineral dust, especially in the upper troposphere (above 400 hPa). Additionally, we analyse the effect of varying assumptions for the size distribution of emitted dust but find only a weak sensitivity concerning these changes. The results of this study will help to identify the model setup best suited for future studies and to further improve the representation of mineral dust particles in EMAC-MADE3.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/136111/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Modelling mineral dust emissions and atmospheric dispersion with MADE3 in EMAC v2.54
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Beer, Christoph G.DLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-3815-0007NICHT SPEZIFIZIERT
Hendricks, JohannesDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Righi, MattiaDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-3827-5950NICHT SPEZIFIZIERT
Heinold, BerndTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tegen, InaTROPOS, Leipzighttps://orcid.org/0000-0003-3700-3232NICHT SPEZIFIZIERT
Groß, Silke Marthadlr, ipahttps://orcid.org/0000-0002-7467-9269NICHT SPEZIFIZIERT
Sauer, DanielDLR, IPA & Univ. Münchenhttps://orcid.org/0000-0002-0317-5063NICHT SPEZIFIZIERT
Walser, AdrianUniv. Wien, Österreich & Univ. München & DLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-0175-8211NICHT SPEZIFIZIERT
Weinzierl, BernadettUniv. Wien, Österreichhttps://orcid.org/0000-0003-4555-5686NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 September 2020
Erschienen in:Geoscientific Model Development
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.5194/gmd-13-4287-2020
Seitenbereich:Seiten 4287-4303
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1991-959X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Global modelling, Aerosol, Mineral Dust
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Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystem-Modellierung
Institut für Physik der Atmosphäre > Atmosphärische Spurenstoffe
Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Beer, Dr. Christof Gerhard
Hinterlegt am:17 Sep 2020 14:36
Letzte Änderung:27 Okt 2023 15:19

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