Attribution of Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI) ozone radiative flux bias from satellites
Notice bibliographique
Résumé
The top-of-atmosphere (TOA) outgoing longwave flux over the 9.6 µm ozone band is a fundamental quantity for understanding chemistry–climate coupling. However, observed TOA fluxes are hard to estimate as they exhibit considerable variability in space and time that depend on the distributions of clouds, ozone (O 3 ), water vapor (H 2 O), air temperature ( T a ), and surface temperature ( T s ). Benchmarking present-day fluxes and quantifying the relative influence of their drivers is the first step for estimating climate feedbacks from ozone radiative forcing and predicting radiative forcing evolution. To that end, we constructed observational instantaneous radiative kernels (IRKs) under clear-sky conditions, representing the sensitivities of the TOA flux in the 9.6 µm ozone band to the vertical distribution of geophysical variables, including O 3 , H 2 O, T a , and T s based upon the Aura Tropospheric Emission Spectrometer (TES) measurements. Applying these kernels to present-day simulations from the Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI) project as compared to a 2006 reanalysis assimilating satellite observations, we show that the models have large differences in TOA flux, attributable to different geophysical variables. In particular, model simulations continue to diverge from observations in the tropics, as reported in previous studies of the Atmospheric Chemistry Climate Model Intercomparison Project (ACCMIP) simulations. The principal culprits are tropical middle and upper tropospheric ozone followed by tropical lower tropospheric H 2 O. Five models out of the eight studied here have TOA flux biases exceeding 100 mW m −2 attributable to tropospheric ozone bias. Another set of five models have flux biases over 50 mW m −2 due to H 2 O. On the other hand, T a radiative bias is negligible in all models (no more than 30 mW m −2 ). We found that the atmospheric component (AM3) of the Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) general circulation model and Canadian Middle Atmosphere Model (CMAM) have the lowest TOA flux biases globally but are a result of cancellation of opposite biases due to different processes. Overall, the multi-model ensemble mean bias is -133±98 mW m −2 , indicating that they are too atmospherically opaque due to trapping too much radiation in the atmosphere by overestimated tropical tropospheric O 3 and H 2 O. Having too much O 3 and H 2 O in the troposphere would have different impacts on the sensitivity of TOA flux to O 3 and these competing effects add more uncertainties on the ozone radiative forcing. We find that the inter-model TOA outgoing longwave radiation (OLR) difference is well anti-correlated with their ozone band flux bias. This suggests that there is significant radiative compensation in the calculation of model outgoing longwave radiation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».