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Simulation of organics in the atmosphere: evaluation of EMACv2.54 with the Mainz Organic Mechanism (MOM) coupled to the ORACLE (v1.0) submodel

Pozzer, Andrea und Reifenberg, Simon F. und Kumar, Vinod und Franco, Bruno und Kohl, Matthias und Taraborrelli, Domenico und Gromov, Sergey und Ehrhart, Sebastian und Jöckel, Patrick und Sander, Rolf und Fall, Veronica und Rosanka, Simon und Karydis, Vlassis und Akritidis, Dimitris und Emmerichs, Tamara und Crippa, Monica und Guizzardi, Diego und Kaiser, Johannes W. und Clarisse, Lieven und Kiendler-Scharr, Astrid und Tost, Holger und Tsimpidi, Alexandra (2022) Simulation of organics in the atmosphere: evaluation of EMACv2.54 with the Mainz Organic Mechanism (MOM) coupled to the ORACLE (v1.0) submodel. Geoscientific Model Development, 15 (6), Seiten 2673-2710. Copernicus Publications. doi: 10.5194/gmd-15-2673-2022. ISSN 1991-959X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: https://gmd.copernicus.org/articles/15/2673/2022/

Kurzfassung

An updated and expanded representation of organics in the chemistry general circulation model EMAC (ECHAM5/MESSy for Atmospheric Chemistry) has been evaluated. First, the comprehensive Mainz Organic Mechanism (MOM) in the submodel MECCA (Module Efficiently Calculating the Chemistry of the Atmosphere) was activated with explicit degradation of organic species up to five carbon atoms and a simplified mechanism for larger molecules. Second, the ORACLE submodel (version 1.0) now considers condensation on aerosols for all organics in the mechanism. Parameterizations for aerosol yields are used only for the lumped species that are not included in the explicit mechanism. The simultaneous usage of MOM and ORACLE allows an efficient estimation of not only the chemical degradation of the simulated volatile organic compounds but also the contribution of organics to the growth and fate of (organic) aerosol, with the complexity of the mechanism largely increased compared to EMAC simulations with more simplified chemistry. The model evaluation presented here reveals that the OH concentration is reproduced well globally, whereas significant biases for observed oxygenated organics are present. We also investigate the general properties of the aerosols and their composition, showing that the more sophisticated and process-oriented secondary aerosol formation does not degrade the good agreement of previous model configurations with observations at the surface, allowing further research in the field of gas–aerosol interactions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/186007/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Simulation of organics in the atmosphere: evaluation of EMACv2.54 with the Mainz Organic Mechanism (MOM) coupled to the ORACLE (v1.0) submodel
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pozzer, AndreaAtmospheric Chemistry Department, Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-2440-6104NICHT SPEZIFIZIERT
Reifenberg, Simon F.Atmospheric Chemistry Department, Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kumar, VinodAtmospheric Chemistry Department, Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Franco, BrunoSpectroscopy, Quantum Chemistry and Atmospheric Remote Sensing (SQUARES), Université libre de Bruxelles (ULB), Brussels, Belgiumhttps://orcid.org/0000-0002-8405-3470NICHT SPEZIFIZIERT
Kohl, MatthiasAtmospheric Chemistry Department, Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Taraborrelli, DomenicoInstitute of Energy and Climate Research, IEK-8: Troposphere, Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-2213-6307NICHT SPEZIFIZIERT
Gromov, SergeyAtmospheric Chemistry Department, Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-2542-3005NICHT SPEZIFIZIERT
Ehrhart, SebastianAtmospheric Chemistry Department, Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-6517-5341NICHT SPEZIFIZIERT
Jöckel, PatrickDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8964-1394NICHT SPEZIFIZIERT
Sander, RolfAtmospheric Chemistry Department, Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-6479-2092NICHT SPEZIFIZIERT
Fall, VeronicaIllinois–Indiana Sea Grant, University of Illinois, Champaign, IL, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rosanka, SimonInstitute of Energy and Climate Research, IEK-8: Troposphere, Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-5929-163XNICHT SPEZIFIZIERT
Karydis, VlassisInstitute of Energy and Climate Research, IEK-8: Troposphere, Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-1616-9746NICHT SPEZIFIZIERT
Akritidis, DimitrisDepartment of Meteorology and Climatology, School of Geology, Aristotle University of Thessaloniki, Thessaloniki, Greecehttps://orcid.org/0000-0003-3104-5271NICHT SPEZIFIZIERT
Emmerichs, TamaraInstitute of Energy and Climate Research, IEK-8: Troposphere, Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-0165-9574NICHT SPEZIFIZIERT
Crippa, MonicaEuropean Commission Joint Research Centre, Ispra (VA), ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guizzardi, DiegoEuropean Commission Joint Research Centre, Ispra (VA), ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaiser, Johannes W.Satellite-based Climate Monitoring Unit, Deutscher Wetterdienst (DWD), Offenbach am Main, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-3696-9123NICHT SPEZIFIZIERT
Clarisse, LievenSpectroscopy, Quantum Chemistry and Atmospheric Remote Sensing (SQUARES), Université libre de Bruxelles (ULB), Brussels, Belgiumhttps://orcid.org/0000-0002-8805-2141NICHT SPEZIFIZIERT
Kiendler-Scharr, AstridInstitute of Energy and Climate Research, IEK-8: Troposphere, Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-3166-2253NICHT SPEZIFIZIERT
Tost, HolgerInstitute for Atmospheric Physics, Johannes Gutenberg University, Mainz, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-3105-4306NICHT SPEZIFIZIERT
Tsimpidi, AlexandraInstitute of Energy and Climate Research, IEK-8: Troposphere, Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 April 2022
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:15
DOI:10.5194/gmd-15-2673-2022
Seitenbereich:Seiten 2673-2710
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1991-959X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Modular Earth Submodel System, MESSy, EMAC, ECHAM, ORACLE, tropospheric aerosol, tropospheric organic chemistry, MECCA, MOM, volatile organic compounds, VOCs, secondary aerosol formation
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 - Atmosphären- und Klimaforschung, V - Transport und Klima (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystem-Modellierung
Hinterlegt von: Jöckel, Dr. Patrick
Hinterlegt am:04 Apr 2022 09:32
Letzte Änderung:04 Apr 2022 09:32

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