Applications of Adjoint Modelling in Chemical Composition: Studies of Tropospheric Ozone at Middle and High Northern Latitudes
Notice bibliographique
Résumé
Ozone is integral to tropospheric chemistry, and understanding the processes controlling its distribution is important in climate and air pollution contexts. The GEOS-Chem global chemical transport model and its adjoint are used to interpret the impacts of midlatitude precursor emissions and atmospheric transport on the tropospheric ozone distribution at middle and high northern latitudes. \n \nIn the Arctic, the model reproduces seasonal cycles of peroxyacetyl nitrate (PAN) and ozone measured at the surface, and observed ozone abundances in the summer free troposphere. Source attribution analysis suggests that local photochemical production, ≤ 0.25 ppbv/day, driven by PAN decomposition accounts for more than 50% of ozone in the summertime Arctic boundary layer. In the mid-troposphere, photochemical production accounts for 30-40% of ozone, while ozone transported from midlatitudes contributes 25-35%. Adjoint sensitivity studies link summertime ozone production to anthropogenic, biomass burning, soil, and lightning emissions between 50N-70N. Over Alert, Nunavut, the sensitivity of mid-tropospheric ozone to lightning emissions sometimes exceeds that to anthropogenic emissions. \n \nOver the eastern U.S., numerous models overestimate ozone in the summertime boundary layer. An inversion analysis, using the GEOS-Chem four-dimensional variational data assimilation system, optimizes emissions of NOx and isoprene. Inversion results suggest the model bias cannot be explained by discrepancies in these precursor emissions. A separate inversion optimizes rates of key chemical reactions including ozone deposition rates, which are parameterized and particularly uncertain. The inversion suggests a factor of 2-3 increase in deposition rates in the northeastern U.S., decreasing the ozone bias from 17.5 ppbv to 6.0 ppbv. This analysis, however, is sensitive to the model boundary layer mixing scheme. \n \nSeveral inversion analyses are conducted to estimate lightning NOx emissions over North America in August 2006, using ozonesonde data. The high-resolution nested version of GEOS-Chem is used to better capture variability in the ozonesonde data. The analyses suggest North American lightning NOx totals between 0.076-0.204 Tg N. A major challenge is that the vertical distribution of the lightning source is not optimized, but the results suggest a bias in the vertical distribution. Reliably optimizing the three-dimensional distribution of lightning NOx emissions requires more information than the ozonesonde dataset contains.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».