Tropospheric ozone in CCMI models and Gaussian process emulation to understand biases in the SOCOLv3 chemistry–climate model
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Previous multi-model intercomparisons have shown that chemistry–climate models exhibit significant biases in tropospheric ozone compared with observations. We investigate annual-mean tropospheric column ozone in 15 models participating in the SPARC–IGAC (Stratosphere–troposphere Processes And their Role in Climate–International Global Atmospheric Chemistry) Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI). These models exhibit a positive bias, on average, of up to 40 %–50 % in the Northern Hemisphere compared with observations derived from the Ozone Monitoring Instrument and Microwave Limb Sounder (OMI/MLS), and a negative bias of up to ∼30 % in the Southern Hemisphere. SOCOLv3.0 (version 3 of the Solar-Climate Ozone Links CCM), which participated in CCMI, simulates global-mean tropospheric ozone columns of 40.2 DU – approximately 33 % larger than the CCMI multi-model mean. Here we introduce an updated version of SOCOLv3.0, “SOCOLv3.1”, which includes an improved treatment of ozone sink processes, and results in a reduction in the tropospheric column ozone bias of up to 8 DU, mostly due to the inclusion of N2O5 hydrolysis on tropospheric aerosols. As a result of these developments, tropospheric column ozone amounts simulated by SOCOLv3.1 are comparable with several other CCMI models. We apply Gaussian process emulation and sensitivity analysis to understand the remaining ozone bias in SOCOLv3.1. This shows that ozone precursors (nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide, methane and other volatile organic compounds, VOCs) are responsible for more than 90 % of the variance in tropospheric ozone. However, it may not be the emissions inventories themselves that result in the bias, but how the emissions are handled in SOCOLv3.1, and we discuss this in the wider context of the other CCMI models. Given that the emissions data set to be used for phase 6 of the Coupled Model Intercomparison Project includes approximately 20 % more NOx than the data set used for CCMI, further work is urgently needed to address the challenges of simulating sub-grid processes of importance to tropospheric ozone in the current generation of chemistry–climate models.
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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 | 0,001 |
| 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) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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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 ».