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Stratospheric Ozone Changes Damp the CO2-Induced Acceleration of the Brewer-Dobson Circulation

Hufnagl, Leonhard und Eichinger, Roland und Garny, Hella und Birner, Thomas und Kuchar, Ales und Jöckel, Patrick und Graf, Phoebe (2023) Stratospheric Ozone Changes Damp the CO2-Induced Acceleration of the Brewer-Dobson Circulation. Journal of Climate, 36 (10), Seiten 3305-3320. American Meteorological Society. doi: 10.1175/JCLI-D-22-0512.1. ISSN 0894-8755.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/36/10/JCLI-D-22-0512.1.xml

Kurzfassung

The increase of atmospheric CO2 concentrations changes the atmospheric temperature distribution, which in turn affects the circulation. A robust circulation response to CO2 forcing is the strengthening of the stratospheric Brewer–Dobson circulation (BDC), with associated consequences for transport of trace gases such as ozone. Ozone is further affected by the CO2-induced stratospheric cooling via the temperature dependency of ozone chemistry. These ozone changes in turn influence stratospheric temperatures and thereby modify the CO2-induced circulation changes. In this study, we perform dedicated model simulations to quantify the modification of the circulation response to CO2 forcing by stratospheric ozone. Specifically, we compare simulations of the atmosphere with preindustrial and with quadrupled CO2 climate conditions, in which stratospheric ozone is held fixed or is adapted to the new climate state. The results of the residual circulation and mean age of air show that ozone changes damp the CO2-induced BDC increase by up to 20%. This damping of the BDC strengthening is linked to an ozone-induced relative enhancement of the meridional temperature gradient in the lower stratosphere in summer, thereby leading to stronger stratospheric easterlies that suppress wave propagation. Additionally, we find a systematic weakening of the polar vortices in winter and spring. In the Southern Hemisphere, ozone reduces the CO2-induced delay of the final warming date by 50%.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/195117/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Stratospheric Ozone Changes Damp the CO2-Induced Acceleration of the Brewer-Dobson Circulation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hufnagl, LeonhardDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eichinger, RolandDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-6872-5700NICHT SPEZIFIZIERT
Garny, HellaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Birner, ThomasLMU MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kuchar, AlesUniversität Leipzig, Leipzighttps://orcid.org/0000-0002-3672-6626NICHT SPEZIFIZIERT
Jöckel, PatrickDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8964-1394NICHT SPEZIFIZIERT
Graf, PhoebeDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-7494-8035NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 Februar 2023
Erschienen in:Journal of Climate
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:36
DOI:10.1175/JCLI-D-22-0512.1
Seitenbereich:Seiten 3305-3320
Verlag:American Meteorological Society
ISSN:0894-8755
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Stratosphere, Ozone, Circulation, CO2, Climate Change
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, R - Mittlere Atmosphäre
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystem-Modellierung
Hinterlegt von: Eichinger, Roland
Hinterlegt am:15 Mai 2023 14:43
Letzte Änderung:26 Mär 2024 13:00

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