Characterizing model errors in chemical transport modeling of methane: impact of model resolution in versions v9-02 of GEOS-Chem and v35j of its adjoint model
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Notice bibliographique
Résumé
Abstract. The GEOS-Chem simulation of atmospheric CH4 was evaluated against observations from the Thermal and Near Infrared Sensor for Carbon Observations Fourier Transform Spectrometer (TANSO-FTS) on the Greenhouse Gases Observing Satellite (GOSAT), the Atmospheric Chemistry Experiment Fourier Transform Spectrometer (ACE-FTS), and the Total Carbon Column Observing Network (TCCON). We focused on the model simulations at the 4∘×5∘ and 2∘×2.5∘ horizontal resolutions for the period of February–May 2010. Compared to the GOSAT, TCCON, and ACE-FTS data, we found that the 2∘×2.5∘ model produced a better simulation of CH4, with smaller biases and a higher correlation to the independent data. We found large resolution-dependent differences such as a latitude-dependent XCH4 bias, with higher column abundances of CH4 at high latitudes and lower abundances at low latitudes at the 4∘×5∘ resolution than at 2∘×2.5∘. We also found large differences in CH4 column abundances between the two resolutions over major source regions such as China. These differences resulted in up to 30 % differences in inferred regional CH4 emission estimates from the two model resolutions. We performed several experiments using 222Rn, 7Be, and CH4 to determine the origins of the resolution-dependent errors. The results suggested that the major source of the latitude-dependent errors is excessive mixing in the upper troposphere and lower stratosphere, including mixing at the edge of the polar vortex, which is pronounced at the 4∘×5∘ resolution. At the coarser resolution, there is weakened vertical transport in the troposphere at midlatitudes to high latitudes due to the loss of sub-grid tracer eddy mass flux in the storm track regions. The vertical air mass fluxes are calculated in the model from the degraded coarse-resolution wind fields and the model does not conserve the air mass flux between model resolutions; as a result, the low resolution does not fully capture the vertical transport. This produces significant localized discrepancies, such as much greater CH4 abundances in the lower troposphere over China at 4∘×5∘ than at 2∘×2.5∘. Although we found that the CH4 simulation is significantly better at 2∘×2.5∘ than at 4∘×5∘, biases may still be present at 2∘×2.5∘ resolution. Their importance, particularly in regards to inverse modeling of CH4 emissions, should be evaluated in future studies using online transport in the native general circulation model as a benchmark simulation.
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Prédiction distillée sur la base complète
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 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) | 0,000 | 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 découle