An improved and extended parameterization of the CO <sub>2</sub> 15 µm cooling in the middle/upper atmosphere
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. The radiative infrared cooling of CO2 in the middle atmosphere, where it emits under non-Local Thermodynamic Equilibrium (non-LTE) conditions, is a crucial contribution to the energy balance of this region and hence to establishing its thermal structure. The non-LTE computation is too CPU time-consuming to be fully incorporated in climate models and hence it is parameterized. The most used parameterization of the CO2 15 μm cooling for the Earth's middle and upper atmosphere was developed by Fomichev et al. (1998). The valid range of this parameterization with respect to CO2 volume mixing ratios (VMR) is, however, exceeded by the CO2 of several scenarios considered in the Coupled Climate Model Intercomparison Projects; in particular, the abrupt-4xCO2 experiment. Therefore, an extension, as well as an update, of that parameterization is both needed and timely. In this work, we present an update of the parameterization developed by Fomichev et al. (1998), which now covers CO2 volume mixing ratios in the lower atmosphere from ~0.5 to over 10 times the CO2 pre-industrial value of 284 ppmv (i.e., 150 ppmv to 3000 ppmv). Furthermore, it is improved by using a more contemporary CO2 line list and collisional rates that affect the CO2 cooling rates. Overall, accuracy is improved when tested against reference line-by-line calculations and by using measured global temperature profiles of the middle atmosphere. On average the errors are below 0.5 K day-1 for the present-day and lower CO2 VMRs. The errors increase to ~1–2 K day-1 at altitudes between 100–120 km for CO2 concentrations of two to three times the preindustrial values. For very high CO2 concentrations (four to ten times the pre-industrial abundances) the errors are below ~1 K day-1 for most regions and conditions, except at 110–120 km where the parameterization overestimates them by ~1.5 %. When applied to a large dataset of global (pole-to-pole and four seasons) measured temperature profiles, the errors of the parameterization are generally below 0.5 K day-1, except between 5⋅10-3 hPa and 3⋅10-4 hPa (~85–95 km), where they can reach biases of 1–2 K day-1. However, for elevated stratopause events, it underestimates the cooling rates by 3–7 K day-1 (~10 %) at altitudes of 80–100 km and the parameterized cooling rates show a large spread when compared to reference calculations.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| 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) | 0,002 | 0,001 |
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 ».