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Lagrangian transport based on the winds of the icosahedral nonhydrostatic model (ICON)

Sonnabend, Jonas und Grooss, Jens-Uwe und Ploeger, Felix und Hoffmann, Lars und Jöckel, Patrick und Kern, Bastian und Müller, Rolf (2024) Lagrangian transport based on the winds of the icosahedral nonhydrostatic model (ICON). Meteorologische Zeitschrift, Seiten 1-13. Borntraeger Science Publishers. doi: 10.1127/metz/2024/1207. ISSN 0941-2948.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://www.schweizerbart.de/papers/metz/detail/prepub/105366/Lagrangian_transport_based_on_the_winds_of_the_ico?af=crossref

Kurzfassung

Representing atmospheric transport of constituents accurately in a chemistry climate model is a challenge. This is true in particular for a realistic representation of atmospheric transport barriers, e.g. at the edge of the polar vortices or at the tropopause. When transport is represented employing Lagrangian methods, numerical problems representing transport barriers may be obviated. Here, we present a first implementation of a Lagrangian transport model (the Chemical Lagrangian Model of the Stratosphere, CLaMS) driven by horizontal winds and vertical velocities of the icosahedral nonhydrostatic model (ICON) using the Modular Earth Submodel System (MESSy). The diabatic heating rates deduced from the temperature tendencies in the (free-running) ICON model allow vertical velocities to be determined and transport calculations in isentropic (diabatic) coordinates. The deduced diabatic heating rates agree qualitatively well with ERA5 reanalysis values in the zonal annual mean, but some discrepancies remain. Further, there is an overall agreement between the simulation and N2O observations by the Microwave Limb Sounder (MLS) satellite instrument; in particular regarding N2O gradients at the edge of the polar vortex. Overall, the Antarctic vortex and the associated transport barrier at its edge are well represented in the simulation, although the simulated polar vortex is larger than observed. Some differences between the observations and the Lagrangian simulation may be caused by the underlying ICON winds. The coupled ICON/MESSy-CLaMS transport scheme allows realistic simulations of tracer distributions in the free troposphere and in the stratosphere, including the representation of tracer gradients across transport barriers, a feature generally more difficult to obtain by classical Eulerian schemes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/205300/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Lagrangian transport based on the winds of the icosahedral nonhydrostatic model (ICON)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sonnabend, JonasFZ Jülich, Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grooss, Jens-UweFZ Jülich, Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ploeger, FelixFZ Jülich, Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoffmann, LarsFZ Jülich, Jülich, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-3773-4377NICHT SPEZIFIZIERT
Jöckel, PatrickDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8964-1394NICHT SPEZIFIZIERT
Kern, BastianDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-7646-9273NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, RolfFZ Jülich, Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 Juni 2024
Erschienen in:Meteorologische Zeitschrift
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1127/metz/2024/1207
Seitenbereich:Seiten 1-13
Verlag:Borntraeger Science Publishers
ISSN:0941-2948
Status:veröffentlicht
Stichwörter:ICON CLaMS Lagrangian transport transport barriers N2O nitrous oxide Stratosphere
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 > Erdsystem-Modellierung
Hinterlegt von: Kern, Dr. Bastian
Hinterlegt am:15 Jul 2024 13:27
Letzte Änderung:15 Jul 2024 13:27

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