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Uncertainties in recent tropical stratospheric and tropospheric ozone changes limit the use of observational constraints for assessing future ozone change

Davis, Sean und Ball, William T. und Jia, Yue und Chiodo, Gabriel und Alsing, Justin A. und Keeble, James und Akiyoshi, Hideharu und Arosio, Carlo und Bednarz, Ewa M. und Chrysanthou, Andreas und Coldewey-Egbers, Melanie und Damadeo, Robert und Dhomse, Sandip S. und Diallo, Mohamadou und Dietmüller, Simone und Eichinger, Roland und Frith, Stacey und Hassler, Birgit und Hegglin, Michaela I. und Hubert, Daan und Jöckel, Patrick und Josse, Béatrice und Kramarova, Natalya und Loyola, Diego und Barras, Eliane Maillard und Marchand, Marion und Morgenstern, Olaf und Plummer, David A. und Portmann, Robert W. und Rosenlof, Karen H. und Rozanov, Alexei und Sofieva, Viktoria und Staehelin, Johannes und Sukhodolov, Timofei und Tourpali, Kleareti und Van der A, Ronald und Wang, Ray und Wargan, Krzysztof und Watanabe, Shingo und Weber, Mark und Wild, Jeanette und Yamashita, Yousuke und Ziemke, Jerry (2026) Uncertainties in recent tropical stratospheric and tropospheric ozone changes limit the use of observational constraints for assessing future ozone change. Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), 26, Seiten 13817-13843. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-26-13817-2026. ISSN 1680-7316.

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Offizielle URL: https://acp.copernicus.org/articles/26/13817/2026/

Kurzfassung

A variety of chemical and dynamical processes in the troposphere and stratosphere affect tropical total column ozone (TCO), the net effect of which may cause changes in surface UV radiation and impact human and ecosystem health. We use dynamical linear modeling to estimate changes in tropical TCO and partial column ozone (PCO) in the troposphere and three stratospheric layers to assess agreement between satellite composites and chemistry-climate model simulations from two multi-model experiments (CCMI-1 and CCMI-2022). While both model experiments show tropical TCO increases over 2000-2021, multimodel-mean CCMI-2022 changes (+2.5 DU) agree slightly better with observations (+3.3 DU) than CCMI-1 (+1.6 DU). However, this overall agreement obscures multiple systematic differences in PCO changes between the models and observations across atmospheric layers. For example, since 2000 tropical tropospheric PCO increased significantly in CCMI-2022 (+1.5 DU) but not in CCMI-1 (+0.3 DU), largely explaining the difference in TCO changes. Also, despite nearly identical stratospheric PCO changes, CCMI-2022 changes are slightly more negative than CCMI-1 in the lower stratosphere (by 0.5 DU) and more positive in the middle/upper stratosphere. Crucially, substantial differences exist between observational PCO changes, particularly in the troposphere and middle/upper stratosphere, and these disagreements limit the ability to evaluate CCM fidelity for past changes. While early and late century trends are correlated across models, suggesting a potential emergent constraint on ozone, the spread in observational trends means they are unable to provide guidance on the credibility of model projections for a given emissions scenario.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/227542/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Uncertainties in recent tropical stratospheric and tropospheric ozone changes limit the use of observational constraints for assessing future ozone change
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Davis, SeanNOAA, Boulder, CO, USAhttps://orcid.org/0000-0001-9276-6158NICHT SPEZIFIZIERT
Ball, William T.deceasedNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jia, YueNOAA, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chiodo, GabrielETH Zürich, Zürich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alsing, Justin A.Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics, Stockholm University, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Keeble, JamesUniversity of Cambridge, Cambridge, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Akiyoshi, HideharuNational Institute for Environmental Studies, Tsukuba, JNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Arosio, CarloUniversität Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bednarz, Ewa M.NOAA, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chrysanthou, AndreasUniversity of Leeds, Leeds, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Coldewey-Egbers, MelanieDLR-IMFNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Damadeo, RobertNASA Langley Research Center, Hampton, VA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dhomse, Sandip S.University of Leeds, Leeds, UKhttps://orcid.org/0000-0003-3854-5383NICHT SPEZIFIZIERT
Diallo, MohamadouFZ Jülich, Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dietmüller, SimoneDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eichinger, RolandDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frith, StaceyNASA, GSFC, Greenbelt, Maryland, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hassler, BirgitDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-2724-709XNICHT SPEZIFIZIERT
Hegglin, Michaela I.FZ Jülich, Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hubert, DaanBIRA-IASB, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jöckel, PatrickDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8964-1394NICHT SPEZIFIZIERT
Josse, BéatriceCentre National de Recherches Météorologiques, Université de Toulouse, Météo-France, CNRS, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kramarova, NatalyaNASA, GSFC, Greenbelt, Maryland, USAhttps://orcid.org/0000-0002-6083-8548NICHT SPEZIFIZIERT
Loyola, DiegoDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8547-9350NICHT SPEZIFIZIERT
Barras, Eliane MaillardFederal Office of Meteorology and Climatology, MeteoSwiss, Payerne, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Marchand, MarionLATMOS, Sorbonne Université/CNRS/UVSQ, Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morgenstern, OlafDWD Offenbach, Offenbach, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-9967-9740NICHT SPEZIFIZIERT
Plummer, David A.Climate Research Division, Environment and Climate Change Canada, Montreal, Canadahttps://orcid.org/0000-0001-8087-3976NICHT SPEZIFIZIERT
Portmann, Robert W.NOAA, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rosenlof, Karen H.NOAA, Boulder, CO, USAhttps://orcid.org/0000-0002-0903-8270NICHT SPEZIFIZIERT
Rozanov, AlexeiUniversität Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sofieva, ViktoriaFMI Helsinki, FinlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Staehelin, JohannesETH Zürich, Zürich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sukhodolov, TimofeiPhysikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tourpali, KlearetiAristotle University of Thessaloniki, Thessaloniki, GreeceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Van der A, RonaldKNMI, AE De Bilt, the NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, RayGeorgia Institute of Technology, Atlanta, GA, ZUSNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wargan, KrzysztofNASA GFSC, Greenbelt, MD, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Watanabe, ShingoWPI‐AIMEC, Tohoku University, Sendai, Japanhttps://orcid.org/0000-0002-2228-0088NICHT SPEZIFIZIERT
Weber, MarkUniversität Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wild, JeanetteNOAA College Park, MD, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yamashita, YousukeNIES, Tsukuba, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ziemke, JerryNASA GSFC, Greenbelt, MD, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2026
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:26
DOI:10.5194/acp-26-13817-2026
Seitenbereich:Seiten 13817-13843
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:ozone, stratosphere, climate, modelling, observations, tropics, uncertainties
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, L - Klima, Wetter und Umwelt
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystem-Modellierung
Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystemmodell -Evaluation und -Analyse
Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Atmosphäre
Hinterlegt von: Eichinger, Roland
Hinterlegt am:27 Okt 2026 08:01
Letzte Änderung:27 Okt 2026 08:01

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