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Evaluating Weather and Chemical Transport Models at High Latitudes using MAGIC2021 Airborne Measurements

Langot, Félix und Crevoisier, Cyril und Lauvaux, Thomas und Abdallah, Charbel und Pernin, Jérôme und Xin, Lin und Saunois, Marielle und Guedj, Axel und Ponthieu, Thomas und Moyé, Julien und Ramonet, Michel und Roiger, Anke-Elisabeth und Gottschaldt, Klaus-Dirk und Fiehn, Alina (2025) Evaluating Weather and Chemical Transport Models at High Latitudes using MAGIC2021 Airborne Measurements. Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 18 (21), Seiten 5955-5983. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-18-5955-2025. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
11MB

Offizielle URL: https://amt.copernicus.org/articles/18/5955/2025/amt-18-5955-2025.html

Kurzfassung

High latitude wetland emissions of methane (CH4) remain a significant source of uncertainty in global methane budgets. At these latitudes, flux estimation approaches, such as atmospheric inversions, are challenged by complex meteorological conditions, limited observational coverage, and uncertainties in atmospheric transport modelling. This study evaluates the performance of various atmospheric transport models and reanalysis datasets using meteorological and CH4 in-situ measurements collected during the MAGIC2021 campaign near Kiruna, Sweden. Over six days of measurements in August 2021, the ERA5 reanalysis, produced by the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) and providing global atmospheric data, showed better agreement with observations compared to the meso-scale Weather Research and Forecasting (WRF) model, though WRF provided valuable insights into local atmospheric dynamics. Among global simulations of CH4 mixing ratios, inversion-optimised models which adjust emissions to match observations, achieved the best performance overall particularly when constrained by surface measurements. Regional simulations from WRF coupled with chemistry (WRF-Chem) revealed biases in CH4 mixing ratios in the boundary layer, suggesting an overestimation of emissions by wetland models. All chemistry-transport models exhibited a positive bias in the stratosphere. Simulations with higher vertical resolution demonstrated an improved representation of vertical CH4 profiles in the upper layers of the atmosphere. Despite the limited spatio-temporal coverage of the observations, we were able to identify the best performing transport models and to evaluate fluxes from different biogeochemical model parameterisations using the MAGIC2021 high-resolution dataset, demonstrating the utility of in-situ vertical profile datasets for transport and flux model evaluation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/218340/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Related to DLR-led ESA project "MAGIC4AMPAC"
Titel:Evaluating Weather and Chemical Transport Models at High Latitudes using MAGIC2021 Airborne Measurements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Langot, FélixLaboratoire de Météorologie Dynamique, Palaiseau, FNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Crevoisier, CyrilLaboratoire de Météorologie Dynamique, Palaiseau, FNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lauvaux, ThomasUniversité de Reims Champagne-Ardenne, Reims, FNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Abdallah, CharbelUniversité de Reims Champagne-Ardenne, Reims, FNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pernin, JérômeLaboratoire de Météorologie Dynamique, Palaiseau, FNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Xin, LinLSCE/IPSL, CEA/CNRS, L’Orme des Merisiers, Paris-Saclay, Gif-sur-Yvette Cedex, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saunois, MarielleLSCE/IPSL, CEA/CNRS, L’Orme des Merisiers, Paris-Saclay, Gif-sur-Yvette Cedex, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guedj, AxelLaboratoire de Météorologie Dynamique, Palaiseau, FNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ponthieu, ThomasLaboratoire de Météorologie Dynamique, Palaiseau, FNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moyé, JulienLaboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE/IPSL), CEA/CNRS, L'Orme des Merisiers, Paris-Saclay, Gif-sur-Yvette Cedex, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ramonet, MichelLaboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE/IPSL), CEA/CNRS, L'Orme des Merisiers, Paris-Saclay, Gif-sur-Yvette Cedex, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roiger, Anke-ElisabethDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gottschaldt, Klaus-DirkDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fiehn, AlinaDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-3376-4405195963139
Datum:31 Oktober 2025
Erschienen in:Atmospheric Measurement Techniques (AMT)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:18
DOI:10.5194/amt-18-5955-2025
Seitenbereich:Seiten 5955-5983
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Greenhouse gas, methane, wetlands, airborne measurements, Lapland, climate model
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 > Atmosphärische Spurenstoffe
Hinterlegt von: Gottschaldt, Klaus-Dirk
Hinterlegt am:04 Nov 2025 08:00
Letzte Änderung:04 Nov 2025 08:00

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