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Evaluation of O3, H2O, CO, and NOy climatologies simulated by four global models in the upper troposphere-lower stratosphere with IAGOS measurements

Cohen, Yann und Hauglustaine, Didier und Bellouin, Nicolas und Lund, Marianne Tronstad und Matthes, Sigrun und Skowron, Agnieszka und Thor, Robin und Bundke, Ulrich und Petzold, Andreas und Rohs, Susanne und Thouret, Valérie und Zahn, Andreas und Ziereis, Helmut (2025) Evaluation of O3, H2O, CO, and NOy climatologies simulated by four global models in the upper troposphere-lower stratosphere with IAGOS measurements. Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), 25 (11), Seiten 5793-5836. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-25-5793-2025. ISSN 1680-7316.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.5194/acp-25-5793-2025

Kurzfassung

Assessing global models in the upper troposphere (UT) and in the lowermost stratosphere (LS) is an important step toward a better understanding of the chemical composition near the tropopause. For this purpose, the current study focuses on an evaluation of long-term simulations from four chemistry-climate/transport models, based on In-service Aircraft for a Global Observing System (IAGOS) measurements. Most simulations span the period from 1995 to 2017 and follow a common protocol among models. The assessment focuses on climatological averages of ozone (O3), water vapour (H2O), carbon monoxide (CO), and reactive nitrogen (NOy). In the extra-tropics, the models reproduce the seasonality of O3, H2O, and NOy in both the UT and LS, but none of them reproduce the CO springtime maximum in the UT. Tropospheric tracers (CO and H2O) tend to be underestimated in the UT, consistently with an overestimation of cross-tropopause exchanges. Most models systematically overestimate ozone in the UT, and the background of nitrogen oxides (NOx) appears to be the main contributor to ozone variability across the models. The partitioning between NOy species changes drastically across the models and acts as a source of uncertainty in the NOx mixing ratio and on the impact of these species on atmospheric composition. However, we highlight some well-reproduced geographical variations, such as the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) seasonal shifts above Africa and the correlation of extratropical ozone (H2O) in the LS (UT) with the observations. These features are encouraging with respect to the simulated dynamics in both layers. The current study confirms the importance of separating the UT and the LS with a dynamical tracer for the evaluation of model results and for model intercomparisons.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/214600/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Evaluation of O3, H2O, CO, and NOy climatologies simulated by four global models in the upper troposphere-lower stratosphere with IAGOS measurements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Cohen, YannSorbonne Université/CNRS, Paris, Francehttps://orcid.org/0000-0002-7588-2613NICHT SPEZIFIZIERT
Hauglustaine, DidierLSCE-IPSL Gif-sur-Yvette, Francehttps://orcid.org/0000-0002-4826-5118NICHT SPEZIFIZIERT
Bellouin, NicolasUniversity of Reading, Reading, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lund, Marianne TronstadCICERO, Oslo, Norwayhttps://orcid.org/0000-0001-9911-4160NICHT SPEZIFIZIERT
Matthes, SigrunDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-5114-2418NICHT SPEZIFIZIERT
Skowron, AgnieszkaManchester Metropolitan University, Manchester, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thor, RobinDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-5703-0495NICHT SPEZIFIZIERT
Bundke, UlrichFZ Jülich, Jülich, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-5484-8099NICHT SPEZIFIZIERT
Petzold, AndreasUniversität Wuppertal, Wuppertal, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-2504-1680NICHT SPEZIFIZIERT
Rohs, SusanneFZ, Jülich, Jülich, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-5473-2934NICHT SPEZIFIZIERT
Thouret, ValérieUniversité de Toulouse, CNRS, UPS, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zahn, AndreasKIT, Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ziereis, HelmutDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-5483-5669NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics (ACP)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:25
DOI:10.5194/acp-25-5793-2025
Seitenbereich:Seiten 5793-5836
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Atmospheric chemistry, aviation climate effects, nitrogen oxides, ozone
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AI - Luftverkehr und Auswirkungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Lufttransportbetrieb und Folgenabschätzung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystem-Modellierung
Institut für Physik der Atmosphäre > Atmosphärische Spurenstoffe
Hinterlegt von: Matthes, Dr. Sigrun
Hinterlegt am:23 Jun 2025 09:57
Letzte Änderung:23 Jun 2025 09:57

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