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Enregistrement W4404114873 · doi:10.5194/gmd-17-7767-2024

A fully coupled solid-particle microphysics scheme for stratospheric aerosol injections within the aerosol–chemistry–climate model SOCOL-AERv2

2024· article· en· W4404114873 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.

Notice bibliographique

RevueGeoscientific model development · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueClimate Change and Geoengineering
Établissements canadiensInstitute of Particle Physics
Organismes subventionnairesEidgenössische Technische Hochschule ZürichScience Foundation IrelandSimons FoundationSchweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen ForschungNational Science Foundation
Mots-clésAerosolAtmospheric sciencesEnvironmental scienceMeteorologyParticle (ecology)StratosphereClimate modelAtmospheric chemistryClimatologyPhysicsOzoneClimate changeGeologyOceanography

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract. Recent studies have suggested that injection of solid particles such as alumina and calcite particles for stratospheric aerosol injection (SAI) instead of sulfur-based injections could reduce some of the adverse side effects of SAI such as ozone depletion and stratospheric heating. Here, we present a version of the global aerosol–chemistry–climate model SOCOL-AERv2 and the Earth system model (ESM) SOCOLv4 which incorporate a solid-particle microphysics scheme for assessment of SAI of solid particles. Microphysical interactions of the solid particle with the stratospheric sulfur cycle were interactively coupled to the heterogeneous chemistry scheme and the radiative transfer code (RTC) for the first time within an ESM. Therefore, the model allows simulation of heterogeneous chemistry at the particle surface as well as feedbacks between microphysics, chemistry, radiation and climate. We show that sulfur-based SAI results in a doubling of the stratospheric aerosol burden compared to the same mass injection rate of calcite and alumina particles with a radius of 240 nm. Most of the sulfuric acid aerosol mass resulting from SO2 injection does not need to be lifted to the stratosphere but is formed after in situ oxidation and subsequent water uptake in the stratosphere. Therefore, to achieve the same radiative forcing, larger injection rates are needed for calcite and alumina particle injection than for sulfur-based SAI. The stratospheric sulfur cycle would be significantly perturbed, with a reduction in stratospheric sulfuric acid burden by 53 %, when injecting 5 Mt yr−1 (megatons per year) of alumina or calcite particles of 240 nm radius. We show that alumina particles will acquire a sulfuric acid coating equivalent to about 10 nm thickness if the sulfuric acid is equally distributed over the whole available particle surface area in the lower stratosphere. However, due to the steep contact angle of sulfuric acid on alumina particles, the sulfuric acid coating would likely not cover the entire alumina surface, which would result in available surface for heterogeneous reactions other than the ones on sulfuric acid. When applying realistic uptake coefficients of 1.0, 10−5 and 10−4 for H2SO4, HCl and HNO3, respectively, the same scenario with injections of calcite particles results in 94 % of the particle mass remaining in the form of CaCO3. This likely keeps the optical properties of the calcite particles intact but could significantly alter the heterogeneous reactions occurring on the particle surfaces. The major process uncertainties of solid-particle SAI are (1) the solid-particle microphysics in the injection plume and degree of agglomeration of solid particles on the sub-ESM grid scale, (2) the scattering properties of the resulting agglomerates, (3) heterogeneous chemistry on the particle surface, and (4) aerosol–cloud interactions. These uncertainties can only be addressed with extensive, coordinated experimental and modelling research efforts. The model presented in this work offers a useful tool for sensitivity studies and incorporating new experimental results on SAI of solid particles.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,408
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,025
Tête enseignante GPT0,249
Écart entre enseignants0,224 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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