Inconsistencies between chemistry–climate models and observed lower stratospheric ozone trends since 1998
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. The stratospheric ozone layer shields surface life from harmful ultraviolet radiation. Following the Montreal Protocol ban on long-lived ozone-depleting substances (ODSs), rapid depletion of total column ozone (TCO) ceased in the late 1990s, and ozone above 32 km is now clearly recovering. However, there is still no confirmation of TCO recovery, and evidence has emerged that ongoing quasi-global (60∘ S–60∘ N) lower stratospheric ozone decreases may be responsible, dominated by low latitudes (30∘ S–30∘ N). Chemistry–climate models (CCMs) used to project future changes predict that lower stratospheric ozone will decrease in the tropics by 2100 but not at mid-latitudes (30–60∘). Here, we show that CCMs display an ozone decline similar to that observed in the tropics over 1998–2016, likely driven by an increase in tropical upwelling. On the other hand, mid-latitude lower stratospheric ozone is observed to decrease, while CCMs that specify real-world historical meteorological fields instead show an increase up to present day. However, these cannot be used to simulate future changes; we demonstrate here that free-running CCMs used for projections also show increases. Despite opposing lower stratospheric ozone changes, which should induce opposite temperature trends, CCMs and observed temperature trends agree; we demonstrate that opposing model–observation stratospheric water vapour (SWV) trends, and their associated radiative effects, explain why temperature changes agree in spite of opposing ozone trends. We provide new evidence that the observed mid-latitude trends can be explained by enhanced mixing between the tropics and extratropics. We further show that the temperature trends are consistent with the observed mid-latitude ozone decrease. Together, our results suggest that large-scale circulation changes expected in the future from increased greenhouse gases (GHGs) may now already be underway but that most CCMs do not simulate mid-latitude ozone layer changes well. However, it is important to emphasise that the periods considered here are short, and internal variability that is both intrinsic to each CCM and different to observed historical variability is not well-characterised and can influence trend estimates. Nevertheless, the reason CCMs do not exhibit the observed changes needs to be identified to allow models to be improved in order to build confidence in future projections of the ozone layer.
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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) | 0,001 | 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) | 0,002 | 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 ».