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Response of stratospheric water vapour to warming constrained by satellite observations

Nowack, Peer und Ceppi, Paulo und Davis, Sean M. und Chiodo, Gabriel und Ball, William und Diallo, Mohamadou und Hassler, Birgit und Jia, Yue und Keeble, James und Joshi, Manoj (2023) Response of stratospheric water vapour to warming constrained by satellite observations. Nature Geoscience. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41561-023-01183-6. ISSN 1752-0894.

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

Offizielle URL: https://www.nature.com/articles/s41561-023-01183-6

Kurzfassung

Future increases in stratospheric water vapour risk amplifying climate change and slowing down the recovery of the ozone layer. However, state-of-the-art climate models strongly disagree on the magnitude of these increases under global warming. Uncertainty primarily arises from the complex processes leading to dehydration of air during its tropical ascent into the stratosphere. Here we derive an observational constraint on this longstanding uncertainty. We use a statistical-learning approach to infer historical co-variations between the atmospheric temperature structure and tropical lower stratospheric water vapour concentrations. For climate models, we demonstrate that these historically constrained relationships are highly predictive of the water vapour response to increased atmospheric carbon dioxide. We obtain an observationally constrained range for stratospheric water vapour changes per degree of global warming of 0.31 ± 0.39 ppmv K−1. Across 61 climate models, we find that a large fraction of future model projections are inconsistent with observational evidence. In particular, frequently projected strong increases (>1 ppmv K−1) are highly unlikely. Our constraint represents a 50% decrease in the 95th percentile of the climate model uncertainty distribution, which has implications for surface warming, ozone recovery and the tropospheric circulation response under climate change.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/195800/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Response of stratospheric water vapour to warming constrained by satellite observations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Nowack, PeerGrantham Institute, Imperial College, London, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ceppi, PauloGrantham Institute, Imperial College London, London, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Davis, Sean M.NOAA, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chiodo, GabrielSwiss Federal Institute of Technology, Zurich, Switzerlandhttps://orcid.org/0000-0002-8079-6314NICHT SPEZIFIZIERT
Ball, WilliamTU Delft, Delft, NLhttps://orcid.org/0000-0002-1005-3670NICHT SPEZIFIZIERT
Diallo, MohamadouFZ Jülich, Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hassler, BirgitDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-2724-709XNICHT SPEZIFIZIERT
Jia, YueNOAA, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Keeble, JamesCambridge University, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Joshi, ManojUniversity of East Anglia, Norwich, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:26 Juni 2023
Erschienen in:Nature Geoscience
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1038/s41561-023-01183-6
Verlag:Nature Publishing Group
ISSN:1752-0894
Status:veröffentlicht
Stichwörter:stratosphere; water vapour; emergent constraint
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
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystemmodell -Evaluation und -Analyse
Hinterlegt von: Hassler, Dr. Birgit
Hinterlegt am:06 Jul 2023 09:45
Letzte Änderung:11 Jul 2023 08:59

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