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Enregistrement W2117133941 · doi:10.5194/acp-16-3525-2016

Evaluation of observed and modelled aerosol lifetimes using radioactive tracers of opportunity and an ensemble of 19 global models

2016· article· en· W2117133941 sur OpenAlexaff
N. I. Kristiansen, A. Stohl, Dirk Olivié, Betty Croft, O. A. Søvde, Heiko Klein, T. Christoudias, Daniel Kunkel, Susan Leadbetter, Y. H. Lee, Kai Zhang, Kostas Tsigaridis, Tommi Bergman, Nikolaos Evangeliou, Hailong Wang, Po‐Lun Ma, R. C. Easter, Philip J. Rasch, Xiaohong Liu, Giovanni Pitari, Gabriella Di Genova, Shuyun Zhao, Yves Balkanski, Susanne E. Bauer, G. Faluvegi, Harri Kokkola, Randall V. Martin, Jeffrey R. Pierce, Michael Schulz, Drew Shindell, Holger Tost, H. Zhang

Notice bibliographique

RevueAtmospheric chemistry and physics · 2016
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueAtmospheric chemistry and aerosols
Établissements canadiensDalhousie University
Organismes subventionnairesLeibniz-Institut für TroposphärenforschungBiological and Environmental ResearchGoddard Space Flight CenterForschungszentrum JülichNational Key Research and Development Program of ChinaEidgenössische Technische Hochschule ZürichNorges ForskningsrådAcademy of FinlandUniversity of OxfordLeibniz-GemeinschaftOffice of ScienceNational Aeronautics and Space AdministrationU.S. Department of Energy
Mots-clésAerosolTRACERRadionuclideSulfateSulfate aerosolEnvironmental scienceAtmosphere (unit)Atmospheric sciencesChemistryRadiochemistryMeteorologyNuclear physicsPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Aerosols have important impacts on air quality and climate, but the processes affecting their removal from the atmosphere are not fully understood and are poorly constrained by observations. This makes modelled aerosol lifetimes uncertain. In this study, we make use of an observational constraint on aerosol lifetimes provided by radionuclide measurements and investigate the causes of differences within a set of global models. During the Fukushima Dai-Ichi nuclear power plant accident of March 2011, the radioactive isotopes cesium-137 ( 137 Cs) and xenon-133 ( 133 Xe) were released in large quantities. Cesium attached to particles in the ambient air, approximately according to their available aerosol surface area. 137 Cs size distribution measurements taken close to the power plant suggested that accumulation-mode (AM) sulfate aerosols were the main carriers of cesium. Hence, 137 Cs can be used as a proxy tracer for the AM sulfate aerosol's fate in the atmosphere. In contrast, the noble gas 133 Xe behaves almost like a passive transport tracer. Global surface measurements of the two radioactive isotopes taken over several months after the release allow the derivation of a lifetime of the carrier aerosol. We compare this to the lifetimes simulated by 19 different atmospheric transport models initialized with identical emissions of 137 Cs that were assigned to an aerosol tracer with each model's default properties of AM sulfate, and 133 Xe emissions that were assigned to a passive tracer. We investigate to what extent the modelled sulfate tracer can reproduce the measurements, especially with respect to the observed loss of aerosol mass with time. Modelled 137 Cs and 133 Xe concentrations sampled at the same location and times as station measurements allow a direct comparison between measured and modelled aerosol lifetime. The e-folding lifetime τ e , calculated from station measurement data taken between 2 and 9 weeks after the start of the emissions, is 14.3 days (95 % confidence interval 13.1–15.7 days). The equivalent modelled τ e lifetimes have a large spread, varying between 4.8 and 26.7 days with a model median of 9.4 ± 2.3 days, indicating too fast a removal in most models. Because sufficient measurement data were only available from about 2 weeks after the release, the estimated lifetimes apply to aerosols that have undergone long-range transport, i.e. not for freshly emitted aerosol. However, modelled instantaneous lifetimes show that the initial removal in the first 2 weeks was quicker (lifetimes between 1 and 5 days) due to the emissions occurring at low altitudes and co-location of the fresh plume with strong precipitation. Deviations between measured and modelled aerosol lifetimes are largest for the northernmost stations and at later time periods, suggesting that models do not transport enough of the aerosol towards the Arctic. The models underestimate passive tracer ( 133 Xe) concentrations in the Arctic as well but to a smaller extent than for the aerosol ( 137 Cs) tracer. This indicates that in addition to too fast an aerosol removal in the models, errors in simulated atmospheric transport towards the Arctic in most models also contribute to the underestimation of the Arctic aerosol concentrations.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,045
Score d'incertitude au seuil0,089

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0020,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,070
Tête enseignante GPT0,268
Écart entre enseignants0,198 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations103
Publié2016
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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