Stratospheric aerosol forcing for CMIP7 (part 1): Optical properties for pre-industrial, historical, and scenario simulations (version 2.2.1)
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Stratospheric aerosols, most of which originate from explosive volcanic sulfur emissions into the stratosphere, are a key natural driver of climate variability. They are thus a forcing provided by the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) Climate Forcings Task Team to climate modelling groups participating in phase 7 of CMIP. For the historical period, we provide two datasets covering 1750–2023: i) a volcanic upper tropospheric-stratospheric sulfur emission dataset, documented in a companion paper; and ii) a stratospheric sulfate aerosol optical property dataset, which we document here at version 2.2.1. For the satellite era (from 1979 onwards), stratospheric aerosol optical properties are derived from the Global Space-based Stratospheric Aerosol Climatology (GloSSAC) dataset. For the pre-satellite era (1750–1978), optical properties are derived from our volcanic SO2 emission dataset using a new version of the reduced-complexity volcanic aerosol model Easy Volcanic Aerosol (Height) (EVA_H). A background, non-volcanic stratospheric aerosol climatology is derived from the 1998–2001 period with a trend over 1850–1978 accounting for increasing anthropogenic aerosols. A monthly stratospheric aerosol climatology is derived from the 1850–2021 average for both pre-industrial and Scenario (future) simulations, with a 9-year ramp over 2022–2030 for scenario simulations to ensure a smooth transition from the historical period. Our methodology to produce historical aerosol optical properties significantly differs from CMIP6 for the pre-satellite era, and the resulting forcings in turn largely differ. In particular, the CMIP6 dataset was mostly based on the sparse and uncertain pyrheliometer record, which resulted in strongly underrepresented emissions from small-to-moderate magnitude eruptions. The resulting bias is addressed in CMIP7, which is entirely emission-derived in the pre-satellite era and uses more recent ice-core-based volcanic sulfur emission inventories than CMIP6. Our approach results in an overall larger volcanic aerosol forcing for CMIP7, with the 1850–2014 mean mid-visible global mean stratospheric aerosol optical depth (SAOD) in CMIP7 (0.0138) being 29 % higher than in CMIP6 (0.0107). The pre-industrial mean of the same variable is 26 % higher in CMIP7 (0.0135, derived from the historical 1850–2021) than CMIP6 (0.0107, derived from the historical 1850–2014 mean). Using a reduced-complexity climate model, we simulate a global mean surface temperature that is 0.07 °C colder for 1850–1900 when using the CMIP7 dataset instead of CMIP6, whereas 2000–2014 is 0.03 °C warmer in CMIP7. Our dataset also exhibits lower forcing for 1960–1980, resulting in temperatures 0.06 °C warmer when averaged over 1960–1990, a period for which CMIP6 climate models exhibit a cold bias. Given the large uncertainties characterizing the dataset, in particular for the pre-satellite era, we advise against treating the CMIP7 or CMIP6 dataset as uniquely superior for any specific year and highlight the need for further evaluation. We conclude the study by discussing sources of uncertainty for the dataset, future research avenues to improve it, as well as requirements to operationalize the production of the dataset, i.e. extend it and update it on an annual basis instead of every 5–7 years following CMIP cycles.
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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 | 0,002 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,007 | 0,004 |
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 ».