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Model estimations of geophysical variability between satellite measurements of ozone profiles

Sheese, Patrick E. und Walker, Kaley A. und Boone, Chris D. und Degenstein, Doug A. und Kolonjari, Felicia und Plummer, David und Kinnison, Douglas E. und Jöckel, Patrick und von Clarmann, Thomas (2021) Model estimations of geophysical variability between satellite measurements of ozone profiles. Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 14 (2), Seiten 1425-1438. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-14-1425-2021. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://amt.copernicus.org/articles/14/1425/2021/

Kurzfassung

In order to validate satellite measurements of atmospheric composition, it is necessary to understand the range of random and systematic uncertainties inherent in the measurements. On occasions where measurements from two different satellite instruments do not agree within those estimated uncertainties, a common explanation is that the difference can be assigned to geophysical variability, i.e., differences due to sampling the atmosphere at different times and locations. However, the expected geophysical variability is often left ambiguous and rarely quantified. This paper describes a case study where the geophysical variability of O3 between two satellite instruments – ACE-FTS (Atmospheric Chemistry Experiment – Fourier Transform Spectrometer) and OSIRIS (Optical Spectrograph and InfraRed Imaging System) – is estimated using simulations from climate models. This is done by sampling the models CMAM (Canadian Middle Atmosphere Model), EMAC (ECHAM/MESSy Atmospheric Chemistry), and WACCM (Whole Atmosphere Community Climate Model) throughout the upper troposphere and stratosphere at times and geolocations of coincident ACE-FTS and OSIRIS measurements. Ensemble mean values show that in the lower stratosphere, O3 geophysical variability tends to be independent of the chosen time coincidence criterion, up to within 12 h; and conversely, in the upper stratosphere geophysical variation tends to be independent of the chosen distance criterion, up to within 2000 km. It was also found that in the lower stratosphere, at altitudes where there is the greatest difference between air composition inside and outside the polar vortex, the geophysical variability in the southern polar region can be double of that in the northern polar region. This study shows that the ensemble mean estimates of geophysical variation can be used when comparing data from two satellite instruments to optimize the coincidence criteria, allowing for the use of more coincident profiles while providing an estimate of the geophysical variation within the comparison results.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/141107/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Model estimations of geophysical variability between satellite measurements of ozone profiles
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sheese, Patrick E.Department of Physics, University of Toronto, Toronto, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Walker, Kaley A.Department of Physics, University of Toronto, Toronto, Canadahttps://orcid.org/0000-0003-3420-9454NICHT SPEZIFIZIERT
Boone, Chris D.Department of Chemistry, University of Waterloo, Waterloo, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Degenstein, Doug A.Department of Physics and Engineering Physics, University of Saskatchewan, ISAS, Saskatoon, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kolonjari, FeliciaEnvironment and Climate Change Canada, Victoria, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plummer, DavidClimate Research Branch, Montreal, Environment and Climate Change Canada, Canadahttps://orcid.org/0000-0001-8087-3976NICHT SPEZIFIZIERT
Kinnison, Douglas E.Atmospheric Chemistry Observations & Modeling Laboratory, National Center for Atmospheric Research, Boulder, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jöckel, PatrickDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8964-1394NICHT SPEZIFIZIERT
von Clarmann, ThomasInstitute of Meteorology and Climate Research, Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 Februar 2021
Erschienen in:Atmospheric Measurement Techniques (AMT)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:14
DOI:10.5194/amt-14-1425-2021
Seitenbereich:Seiten 1425-1438
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:EMAC, MESSy, Modular Earth Submodel System, ESCiMo, CCMI, atmospheric chemistry, ozone, variability
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:01 Mär 2021 12:25
Letzte Änderung:01 Mär 2021 12:25

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