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Reconciliation of essential process parameters for an enhanced predictability of Arctic stratospheric ozone loss and its climate interactions

von Hobe, M. und Bekki, S. und Borrmann, Stephan und Cairo, F. und D'Amato, F. und Di Donfrancesco, G. und Dörnbrack, Andreas und Ebersoldt, A. und Ebert, M. und Emde, C. und Engel, I. und Ern, M. und Frey, W. und Griessbach, S. und Grooß, J.-U. und Gulde, T. und Günther, G. und Hösen, E. und Hoffmann, L. und Homonnai, V. und Hoyle, C. R. und Isaksen, I. S. A und Jackson, D. R. und Jánosi, I. M. und Kandler, K. und Kalicinsky, C. und Keil, A. und Khaykin, S. M. und Khosrawi, F. und Kivi, R. und Kuttippurath, J. und Laube, J. C. und Lefèvre, F. und Lehmann, R. und Ludmann, S. und Luo, B. P. und Marchand, M. und Meyer, J. und Mitev, Valentin und Molleker, S. und Müller, R. und Oelhaf, H. und Olschewski, F. und Orsolini, Y. und Peter, T. und Pfeilsticker, K. und Piesch, C. und Pitts, M. C. und Poole, L. R. und Pope, F. D. und Ravegnan, F. und Rex, M. und Riese, M. . und Röckmann, T. und Rognerud, B. und Roiger, A. und Rolf, C. und Santee, M. L. und Scheibe, Monika und Schiller, C. und Schlager, Hans und Siciliani de Cumis, M. und Sitnikov, N. und Søvde, O.A. und Spang, R. und Spelten, N. und Stordal, F. und Sumińska-Ebersoldt, O. und Viciani, S. und Volk, C.M. und vom Scheidt, M. und Ulanovski, A. und von der Gathen, P. und Walker, K. und Wegner, T. und Weigel, R. und Weinbuch, S. und Wetzel, G. und Wienhold, F.G. und Wintel, J. und Wohltmann, I. und Woiwode, W. und Young, I.A.K. und Yushkov, V. und Zobrist, B. und Stroh, F. (2013) Reconciliation of essential process parameters for an enhanced predictability of Arctic stratospheric ozone loss and its climate interactions. Atmospheric Chemistry and Physics, 13, Seiten 9233-9268. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-13-9233-2013. ISSN 1680-7316.

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Offizielle URL: http://www.atmos-chem-phys.net/13/9233/2013/acp-13-9233-2013.pdf

Kurzfassung

Significant reductions in stratospheric ozone occur inside the polar vortices each spring when chlorine radicals produced by heterogeneous reactions on cold particle surfaces in winter destroy ozone mainly in two catalytic cycles, the ClO dimer cycle and the ClO/BrO cycle. Chlorofluorocarbons (CFCs), which are responsible for most of the chlorine currently present in the stratosphere, have been banned by the Montreal Protocol and its amendments, and the ozone layer is predicted to recover to 1980 levels within the next few decades. During the same period, however, climate change is expected to alter the temperature, circulation patterns and chemical composition in the stratosphere, and possible geo-engineering ventures to mitigate climate change may lead to additional changes. To realistically predict the response of the ozone layer to such influences requires the correct representation of all relevant processes. The European project RECONCILE has comprehensively addressed remaining questions in the context of polar ozone depletion, with the objective to quantify the rates of some of the most relevant, yet still uncertain physical and chemical processes. To this end RECONCILE used a broad approach of laboratory experiments, two field missions in the Arctic winter 2009/10 employing the high altitude research aircraft M55-Geophysica and an extensive match ozone sonde campaign, as well as microphysical and chemical transport modelling and data assimilation. Some of the main outcomes of RECONCILE are as follows: (1) vortex meteorology: the 2009/10 Arctic winter was unusually cold at stratospheric levels during the six-week period from mid-December 2009 until the end of January 2010, with reduced transport and mixing across the polar vortex edge; polar vortex stability and how it is influenced by dynamic processes in the troposphere has led to unprecedented, synoptic-scale stratospheric regions with temperatures below the frost point; in these regions stratospheric ice clouds have been observed, extending over >106km2 during more than 3 weeks. (2) Particle microphysics: heterogeneous nucleation of nitric acid trihydrate (NAT) particles in the absence of ice has been unambiguously demonstrated; conversely, the synoptic scale ice clouds also appear to nucleate heterogeneously; a variety of possible heterogeneous nuclei has been characterised by chemical analysis of the non-volatile fraction of the background aerosol; substantial formation of solid particles and denitrification via their sedimentation has been observed and model parameterizations have been improved. (3) Chemistry: strong evidence has been found for significant chlorine activation not only on polar stratospheric clouds (PSCs) but also on cold binary aerosol; laboratory experiments and field data on the ClOOCl photolysis rate and other kinetic parameters have been shown to be consistent with an adequate degree of certainty; no evidence has been found that would support the existence of yet unknown chemical mechanisms making a significant contribution to polar ozone loss. (4) Global modelling: results from process studies have been implemented in a prognostic chemistry climate model (CCM); simulations with improved parameterisations of processes relevant for polar ozone depletion are evaluated against satellite data and other long term records using data assimilation and detrended fluctuation analysis. Finally, measurements and process studies within RECONCILE were also applied to the winter 2010/11, when special meteorological conditions led to the highest chemical ozone loss ever observed in the Arctic. In addition to quantifying the 2010/11 ozone loss and to understand its causes including possible connections to climate change, its impacts were addressed, such as changes in surface ultraviolet (UV) radiation in the densely populated northern mid-latitudes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/81162/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Reconciliation of essential process parameters for an enhanced predictability of Arctic stratospheric ozone loss and its climate interactions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
von Hobe, M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bekki, S.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Borrmann, StephanMPI für Chemie, MainzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cairo, F.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
D'Amato, F.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Di Donfrancesco, G.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dörnbrack, Andreasdlr, ipaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ebersoldt, A.KIT, KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ebert, M.Fachbereich für Materialwissenschaften, TU DarmstadtNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Emde, C.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Engel, I.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ern, M.FZ Jülich, JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frey, W.MPI für Chemie, MainzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Griessbach, S.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grooß, J.-U.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gulde, T.IMK, Forschungszentrum KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Günther, G.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hösen, E.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoffmann, L.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Homonnai, V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoyle, C. R.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Isaksen, I. S. ANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jackson, D. R.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jánosi, I. M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kandler, K.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kalicinsky, C.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Keil, A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Khaykin, S. M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Khosrawi, F.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kivi, R.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kuttippurath, J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Laube, J. C.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lefèvre, F.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lehmann, R.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ludmann, S.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Luo, B. P.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Marchand, M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meyer, J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mitev, ValentinUniv. Neuchâtel, Neuchâtel, CHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Molleker, S.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller, R.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Oelhaf, H.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Olschewski, F.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Orsolini, Y.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Peter, T.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pfeilsticker, K.IUP, Univ. HeidelbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Piesch, C.IMK, Forschungszentrum KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pitts, M. C.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Poole, L. R.NASA Langley Research Center, Hampton, VA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pope, F. D.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ravegnan, F.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rex, M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Riese, M. .Univ. WuppertalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Röckmann, T.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rognerud, B.Univ. of Oslo, NNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roiger, A.DLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rolf, C.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Santee, M. L.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scheibe, Monikadlr, ipaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schiller, C.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schlager, Hansdlr, ipaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Siciliani de Cumis, M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sitnikov, N.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Søvde, O.A.Univ. of Oslo, NNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Spang, R.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Spelten, N.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stordal, F.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sumińska-Ebersoldt, O.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Viciani, S.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Volk, C.M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
vom Scheidt, M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ulanovski, A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
von der Gathen, P.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Walker, K.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wegner, T.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weigel, R.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weinbuch, S.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wetzel, G.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wienhold, F.G.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wintel, J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wohltmann, I.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Woiwode, W.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Young, I.A.K.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yushkov, V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zobrist, B.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stroh, F.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 September 2013
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.5194/acp-13-9233-2013
Seitenbereich:Seiten 9233-9268
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:RECONCILE, polar ozone, polar stratospheric cloud
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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 > Wolkenphysik und Verkehrsmeteorologie
Hinterlegt von: Freund, Jana
Hinterlegt am:15 Feb 2013 10:16
Letzte Änderung:02 Mai 2019 14:04

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