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Understanding greenhouse gas (GHG) column concentrations in Munich using WRF

Zhao, Xinxu und Chen, Jia und Marshall, Julia und Gałkowski, Michal und Hachinger, Stephan und Dietrich, Florian und Shekhar, Ankit und Gensheimer, Johannes und Wenzel, Adrian und Gerbig, Christoph (2022) Understanding greenhouse gas (GHG) column concentrations in Munich using WRF. Atmospheric Chemistry and Physics Discussions (ACPD). Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-2022-281. ISSN 1680-7367. (eingereichter Beitrag)

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8MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.5194/acp-2022-281

Kurzfassung

To address ambitious goals of carbon neutrality set at national and city scales, a number of atmospheric networks have been deployed to monitor greenhouse gas (GHG) concentrations in and around cities. To convert these measurements into estimates of emissions from cities, atmospheric models are used to simulate the transport of various tracer gases and help interpret these measurements. We set up a modelling framework using the Weather Research and Forecasting (WRF) model applied at a high spatial resolution (up to 400 m) to simulate the atmospheric transport of GHGs and interpret the observations provided by the Munich Urban Carbon Column Network (MUCCnet). Building on previous analyses using similar measurements performed within a campaign for the city of Berlin and its surroundings (Zhao et al., 2019), our modelling framework has been improved regarding the initialization of tagged tracers, model settings, and input data. To assess the model performance, we validate the modelled output against two local weather stations and observed column GHG concentrations provided by MUCCnet from 1 to 30 August 2018. The modelled wind matches well with the measurements from the weather stations, with wind speeds slightly overestimated. The measured slant column concentrations of GHGs and their variability are generally reproduced by the model, with a bias in CO2 of around 3.7 ppm that can be attributed to the initial and boundary conditions used. The differential column method (DCM) has been applied to cancel out the influence from the background concentrations of CO2. We optimize its application by selecting suitable days on which the assumption of the DCM holds true: a relatively uniform air mass travels over the city, passing from an upwind site to a downwind site. In particular, the Stochastic Time-Inverted Lagrangian Transport model (STILT) is used here and driven by our WRF modelled meteorological fields to obtain footprints (i.e., the potential areas of influence for signals observed at specific points), further used for interpreting measurement results. Combining these footprints with knowledge of local emission sources, we find evidence of CH4 sources near Munich that are missing or underestimated in the emission inventory used. This demonstrates the potential of this data-model framework to constrain local sources and improve emission inventories.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/191752/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Understanding greenhouse gas (GHG) column concentrations in Munich using WRF
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zhao, XinxuTU München, München GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chen, JiaTU München, München GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Marshall, JuliaDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-2648-128XNICHT SPEZIFIZIERT
Gałkowski, MichalMPI for Biogeochemistry, Jena, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hachinger, StephanLeibniz-Rechenzenturm, LRZ, Garching, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dietrich, FlorianTU München, München GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shekhar, Ankit(IAS), ETH Zürich, CHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gensheimer, JohannesTU München, München GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wenzel, AdrianTU München, München GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gerbig, ChristophMPI for Biogeochemistry, Jena, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-1112-8603NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:17 Mai 2022
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics Discussions (ACPD)
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.5194/acp-2022-281
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7367
Status:eingereichter Beitrag
Stichwörter:urban emissions, total column measurement, remote sensing, carbon dioxide, methane
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - keine Zuordnung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Atmosphärische Spurenstoffe
Hinterlegt von: Marshall, Julia
Hinterlegt am:06 Dez 2022 08:30
Letzte Änderung:06 Dez 2022 08:30

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