Bild des Monats

Schwankungen des Ozons in der unteren Stratosphäre (10-20 km Höhe) sind mit Wetterphänomenen in der Troposphäre verbunden, wie in dieser Abbildung beispielhaft dargestellt. Hier ist das Ozon in 10 km Höhe (oberes Feld) über einem Wirbelsturm in der mittleren Troposphäre (7,5 km Höhe, unteres Feld) erhöht.

In einer Studie von Monsees et al. (2024) wurden die Auswirkungen troposphärischer Wirbelstürme auf das Ozon in der unteren Stratosphäre anhand von Limb- Messungen durch Satelliten, hier OMPS-LP, untersucht. Da die meteorologischen Daten, die als Input für numerische Wettervorhersagen benötigt werden, in der arktischen Region recht spärlich sind, kann das Potenzial der Verwendung von Ozon in der unteren Stratosphäre für die Assimilation in Wettermodelle für die Verbesserung der Wettervorhersagen in dieser Region von Bedeutung sein.

Das obere Feld zeigt in Farbe das OMPS-LP-Ozon in Abhängigkeit von der Satellitenbahnposition (Datenpunktnummer) und der Höhe. Die farbigen Linien stellen Niveaus mit konstanten Ozonwerten von 80, 150 bzw. 250 ppb dar. Das Absinken dieser Linien in der Höhe, insbesondere bei 250 ppb, korreliert gut mit dem Luftdruckabfall innerhalb des Wirbelsturms und kann als Indikator für die Aktivität des troposphärischen Wirbelsturms verwendet werden.

Referenz: Monsees, F., Rozanov, A., Burrows, J. P., Weber, M., Rinke, A., Jaiser, R., and von der Gathen, P.: Relations between cyclones and ozone changes in the Arctic using data from satellite instruments and the MOSAiC ship campaign, Atmos. Chem. Phys., 24, 9085–9099, https://doi.org/10.5194/acp-24-9085-2024, 2024.

Um die künftigen Auswirkungen des Klimawandels abzuschätzen, stützen wir uns auf Klimaprojektionen, die von Erdsystemmodellen (ESM) erstellt werden. Die Strahlung spielt eine entscheidende Rolle bei der Steuerung des Klimasystems und gehört zu den rechenintensivsten Komponenten von ESMs.

Um Rechenressourcen zu sparen, werden Strahlungsberechnungen oft weniger häufig oder mit geringerer Detailgenauigkeit durchgeführt, was zu Unsicherheiten bei der Wechselwirkung zwischen Wolken und Strahlung führt.

Hier entwickeln wir ein Modell des maschinellen Lernens (ML), um die Strahlungsberechnungen zu beschleunigen und gleichzeitig die Genauigkeit zu erhalten. Konkret verwenden wir ein bidirektionales Langzeitgedächtnis (Bi-LSTM), das das vertikale Profil jeder Säule des Modells in Aufwärts- und Abwärtsrichtung abtastet.

Dies soll die Aufwärts- und Abwärtsflüsse nachahmen, die in der Strahlungsparametrisierung eines bekannten Klimamodells, dem nicht-hydrostatischen ICOsahedral-Modell (ICON), berechnet werden. Unser ML-basiertes Modell sagt zuverlässig die Erwärmungsraten sowohl für das Sonnenlicht (kurzwellige Strahlung) als auch für die Wärme von Erde und Atmosphäre (langwellige Strahlung) voraus. Wir analysieren die Vorhersagen des ML-basierten Emulators und zeigen, dass er die zugrunde liegenden physikalischen Zusammenhänge erfolgreich erfasst. Wir stellen fest, dass das ML-Modell lernt, dass Wolken eine entscheidende Rolle spielen. Abbildung a) zeigt, dass eine Wolke in einer Höhe von z. B. 10 km einen starken Einfluss auf die kurzwellige Temperaturtendenz auf derselben Höhe und auch auf jeder darunter liegenden Ebene hat, da die Wolke das einfallende Sonnenlicht absorbiert und reflektiert, was zu einer geringeren Erwärmung unterhalb der Wolke führt.

Die reflektierte Strahlung kann aber auch zu einer Erwärmung der Stratosphäre führen. Für die langwellige Strahlung hat das ML-Modell richtig erkannt, dass die Temperatur lokal wichtig ist, aber auch benachbarte Zellen beeinflusst, was durch die diffuse diagonale Linie in Abbildung b) angezeigt wird; dies ist physikalisch korrekt, da die Atmosphäre selbst eine Quelle langwelliger Strahlung ist und die Stärke durch die Temperatur bestimmt wird.

Katharina Hafner, Fernando Iglesias-Suarez, Sara Shamekh, et al. Interpretable Machine Learning-based Radiation Emulation for ICON. ESS Open Archive . November 15, 2024.

DOI: 10.22541/essoar.173169996.65100750/v1

https://essopenarchive.org/users/856312/articles/1240793-interpretable-machine-learning-based-radiation-emulation-for-icon

Lara Aschenbeck und Oliver Huhn vom Institut für Umweltphysik (IUP), Abteilung Ozeanographie, bei der Probennahme an Bord des Forschungseisbrechers Polarstern im Weddellmeer. Auf der Polarstern-Expedition PS146 (HAFOS/COSMUS-2) nehmen die beiden Meerwasserproben für die anthropogenen Spurengase FCKW und SF6 sowie die Edelgase Helium und Neon, die später am IUP gemessen und ausgewertet werden.

Die FCKW- und SF6-Messungen geben Aufschluss über die Zeitskalen des ozeanischen Transports und der Aufnahme von anthropogenem Kohlenstoff, während die Edelgase die Berechnung der Beiträge der geschmolzenen Gletscher ermöglichen. Foto: Martin Losch.

Asymmetrien in den Ozontrends in den nördlichen hohen Breiten wurden über den Zeitraum 2004-2022 mit Hilfe von Satellitenbeobachtungen (dem fusionierten SCIA+OMPS-Datensatz des IUP) und dem chemischen Transportmodell TOMCAT (in Zusammenarbeit mit der Universität Leeds) untersucht. Diese Abbildung zeigt die jahreszeitlichen Ozontrends für SCIA+OMPS (obere Reihe) und für eine TOMCAT-Simulation mit vollständiger Chemie (untere Reihe) in 32 km Höhe für Frühling (MA), Sommer (JJA) und Herbst (SO). Während des Sommers sind die Trendfelder über die geografische Länge recht homogen und zeigen signifikante positive Werte von etwa 1 % pro Jahrzehnt für SCIA+OMPS und nahe Null für TOMCAT. Im Gegensatz dazu wird im Frühjahr und Herbst ein asymmetrisches Muster festgestellt.
Die starke zonale Asymmetrie in den Frühjahrstrends von SCIA+OMPS wird von TOMCAT sehr gut erfasst, wobei sich das positive Maximum über dem Nordatlantiksektor befindet. Die negativen Werte zwischen Skandinavien und Sibirien sind ebenfalls statistisch signifikant (auf 2σ-Niveau), sowohl für die Beobachtungen als auch für das Modell. Ein ähnliches bipolares Muster findet sich auch in SO, allerdings stärker auf polare Breitengrade beschränkt und in der Länge verschoben. Dieses Muster wurde im Zusammenhang mit der Position des Polarwirbels und mit Trends in der potenziellen Wirbelstärke in der mittleren Stratosphäre weiter analysiert. Wir fanden heraus, dass Veränderungen der mittleren Polarwirbelposition und -stärke mit dieser Asymmetrie des Ozontrends zusammenhängen. Das Gesamtmuster unterlag in den letzten 40 Jahren dekadischen Veränderungen, wobei in den letzten beiden Jahrzehnten eine wahrscheinliche Verstärkung des Wirbels und eine Verschiebung in Richtung Nordamerika zu beobachten war.

Referenz

Arosio, C., Chipperfield, M. P., Rozanov, A., Weber, M., Dhomse, S., Feng, W., ... & Burrows, J. P. (2024). Investigating zonal asymmetries in stratospheric ozone trends from satellite limb observations and a chemical transport model. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 129(8), e2023JD040353.

Der komplexe Einfluss des überregionalen Transports auf die Ozon- und Feinstaubbelastung und relative Ergebnisse in China

Der überregionale Transport (CRT) bezieht sich auf die weiträumige Bewegung von Schadstoffen über Entfernungen von zehn bis tausenden von Kilometern, die regionale Grenzen überschreiten und zur Luftverschmutzung in windabwärts gelegenen Gebieten beitragen. CRT ist von Natur aus komplex und wird von dynamischen Mechanismen angetrieben, die auf mehreren Ebenen wirken und von chemischen Umwandlungen während des Transports begleitet werden.

In dieser Studie wird speziell der Einfluss von CRT auf die Ozon- und Feinstaubbelastung in China untersucht, einem Land, das mit erheblichen Problemen bei der Luftqualität zu kämpfen hat. Ozon und Feinstaub stehen im Mittelpunkt dieser Analyse, da sie aufgrund ihrer mäßig langen Lebensdauer besonders anfällig für CRT sind. In dieser Übersicht (Qu et al., 2024) werden die jüngsten Erkenntnisse und Methoden zusammengefasst, wobei der Schwerpunkt auf der Verwendung von In-situ- und Fernerkundungsbeobachtungen sowie Modellierungsansätzen liegt, um die Beiträge von CRT zu quantifizieren und die beteiligten Prozesse im Detail zu untersuchen.

Unsere Analyse zeigt, dass die großen städtischen Cluster Chinas insgesamt stärker durch CRT als durch lokale Emissionen beeinflusst wurden. Darüber hinaus werden in der Studie die wichtigsten Transportwege und die entscheidenden dynamischen und chemischen Prozesse identifiziert, die die Luftverschmutzung in den verschiedenen Regionen des Landes beeinflussen (Abb. 1).

Danksagung:

Diese Arbeit wird vom National Key Research and Development Program of China, der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der deutschen Exzellenzstrategie und dem kofinanzierten DFG-NSFC-Projekt Sino-German Air-Changes (448720203) unterstützt.
Referenz:

Qu, K., Yan, Y., Wang, X., Jin, X., Vrekoussis, M., Kanakidou, M., Brasseur, G.P., Lin, T., Xiao, T., Cai, X., Zeng, L., and Zhang, Y.: The effect of cross-regional transport on ozone and particulate matter pollution in China: A review of methodology and current knowledge, Sci. Total Environ., 947, 174196, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174196, 2024. Contact: Kun Qu (qukun@uni-bremen.de)

Im Mai und Juni 2024 fand in Cabauw, Niederlande, die dritte Cabauw INtercomparison of UV-Vis DOAS Instruments (CINDI-3) Kampagne statt. Mehr als 40 DOAS-Instrumente (Differential Optical Absorption Spectroscopy) von Forschungsgruppen aus der ganzen Welt kamen zusammen, um Messungen von Stickstoffdioxid (NO2) und vielen anderen Spurengasen durchzuführen. Eines der Ziele der Kampagne, die als halb-blinde Vergleichsmessungen organisiert war, bestand darin, die Konsistenz und Genauigkeit dieser Messungen zu ermitteln, die häufig zur Validierung von Satellitenbeobachtungen verwendet werden.

Als sekundäres Ziel wurde der Austausch von Informationen, Know-how und sogar Code zwischen den Gruppen durch tägliche Treffen und die Bildung mehrerer Arbeitsgruppen gefördert und erleichtert, die sich mit der Verbesserung spezifischer Aspekte der Abfrage befassten, wie z. B. der vertikalen Profilerstellung, der Anpassung von Glyoxal oder der Abfrage von Aerosolen.

Die DOAS-Gruppe der Universität Bremen nahm mit mehreren Instrumenten an der Kampagne teil, darunter ihr Standard-2d-MAX-DOAS-Instrument, das bildgebende Spektrometer IMPACT und ein mobiles DOAS, das von einem Auto aus betrieben wurde. Letzteres war Teil einer koordinierten Anstrengung zur Charakterisierung der NO2-Verteilung rund um den Kampagnenstandort mit mehreren Fahrzeugen, Ballons und Flugzeugüberführungen. Die Ergebnisse des Halbblindvergleichs und der verschiedenen Arbeitsgruppen werden in den kommenden Jahren veröffentlicht.

Am 21. und 22. September 2024 fand die diesjährige Forschungsmeile im Rahmen der Maritimen Woche an der Weserpromenade „Schlachte“ statt. Das IUP war diesmal mit einem Doppelzelt beteiligt, in dem die Abteilungen Fernerkundung, Physik und Chemie der Atmosphäre sowie Ozeanographie aktuelle Forschungsergebnisse präsentierten und mit dem Publikum interessante Diskussionen führten. Ein Highlight der Veranstaltung war eine Live-Schaltung zum Forschungsschiff „Polarstern“ im Nordpolarmeer.

Kontakt: Stefan Noël (stefan.noel@iup.physik.uni-bremen.de)

Zusammen mit der Universität zu Köln und dem AWI nimmt das IUP derzeit an der Fahrt PS144 ArcWatch2 der RV Polarstern teil. An Bord des Schiffes werden die Eigenschaften der Atmosphäre und des Meereises mit Mikrowellenradiometern und Radar (oben rechts) gemessen, um die numerische Wettervorhersage und die Satellitenbeobachtungen zu verbessern. Während der Eisstationen (oben links) werden die physikalischen Eigenschaften des Meereises und des Schnees im Detail gemessen: zum Beispiel die Größe der Schneekörner, die Eisdicke, der Salzgehalt und die Temperatur. Diese Informationen werden benötigt, um die Mikrowellenmessungen auf dem Schiff und auch von den Satelliten aus zu interpretieren. Während der Eisstation beobachtete das aufwärtsgerichtete Wolkenradar Zirruswolken (unten links), die auch auf den Fotos unten rechts und oben links zu sehen sind. Um auch die Meereisdicke in größerem Maßstab zu beobachten, werden Hubschrauberflüge mit einem Instrument namens EM-bird durchgeführt, das unter dem Hubschrauber hängt (Foto unten rechts).

Weitere Informationen finden Sie unter https://follow-polarstern.awi.de und https://blog.uni-koeln.de/awares/ (Bildnachweis: Janna Rückert und Linnea Bühler).

Die AWI-IUP Phytooptics-Gruppe nahm vom 12. Juli bis 5. August 2024 an der RV Polarstern-Expedition PS143-2 in der Framstraße (Ostgrönlandsee) teil, wo die Biodiversität und Biogeochemie des Oberflächenwassers im Vergleich zu den physikalischen Eigenschaften des Ozeans untersucht wurde.

Anhand optischer Messungen ermittelte die Phytooptics-Gruppe die spektrale Absorption von Unterwasserlicht durch Partikel im Allgemeinen und Phytoplankton im Besonderen. Erste Ergebnisse zeigen Messungen an Wasserproben, die mit der quantitativen Filtrationstechnik unter Verwendung eines integrativen Hohlraumabsorptionsmesssystems gemessen wurden (Details in Liu et al. 2018: https://doi.org/10.1364/OE.26.00A678)

Die Absorptionseigenschaften werden genutzt, um aus der spektralen Form und Stärke der Absorption die Zusammensetzung des Phytoplanktons zu bestimmen, hier wird aber auch die Gesamtbiomasse (Chlorophyllkonzentration) aus der Peakhöhe um 667 nm dargestellt. Während der östliche Teil höhere Konzentrationen aufweist, was mit dem Atlantikwasser in Verbindung gebracht wird, zeigt der westliche Teil eine sehr niedrige Chlorophyllkonzentration. Insgesamt ist die Biomasse nicht sehr hoch, was eher auf Bedingungen nach einer Algenblüte hindeutet.

Abbildung von Astrid Bracher (bracher@uni-bremen.de).

Die herkömmliche Stahlproduktion trägt aufgrund ihrer Abhängigkeit von kohlenstoffreichen Materialien wesentlich zu den weltweiten industriellen CO2-Emissionen bei. Um die Klimaziele zu erreichen, ist die systematische Dekarbonisierung der Stahlindustrie unerlässlich. Ein wichtiger Ansatz ist der Übergang zur wasserstoffbasierten Produktion, bei der Wasserdampf statt CO2 entsteht. Ein weiteres Nebenprodukt der konventionellen Stahlerzeugung ist Kohlenmonoxid (CO), das sich mit Satellitensensoren aus dem Weltraum besser überwachen lässt als das Treibhausgas CO2 selbst. Folglich kann mit emittiertes CO als wertvoller Indikator für den Kohlenstoff-Fußabdruck von Stahlwerken dienen.

Die Abbildung zeigt ein Beispiel für CO-Fahnen aus den beiden produktivsten Stahlwerken in Deutschland, die durch einen einzigen Überflug des TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) an Bord des Sentinel-5 Precursor-Satelliten erfasst wurden. Durch eine systematische Langzeitauswertung der Satellitendaten lassen sich die CO-Emissionen aller deutschen integrierten Stahlwerke ermitteln (Schneising et al., 2024). Setzt man die geschätzten CO-Emissionen dieser Stahlproduktionsstandorte in Beziehung zu den von den Stahlherstellern für den gleichen Zeitraum gemeldeten zugehörigen CO2-Emissionen, so ergibt sich über alle analysierten Standorte hinweg eine sehr hohe Korrelation zwischen CO- und CO2-Emissionen. Diese lineare Beziehung rechtfertigt die Verwendung von CO als Proxy für die CO2-Emissionen vergleichbarer Stahlproduktionsstandorte, d. h. die Treibhausgasemissionen moderner konventioneller Stahlwerke können anhand der entsprechenden geschätzten CO-Emissionen und des auf deutsche Stahlwerke geeichten CO/CO2-Emissionsverhältnisses spezifisch aus dem Raum abgeleitet werden.

Referenz

Schneising, O., Buchwitz, M., Reuter, M., Weimer, M., Bovensmann, H., Burrows, J. P., and Bösch, H.: Towards a sector-specific CO∕CO2 emission ratio: satellite-based observations of CO release from steel production in Germany, Atmos. Chem. Phys., 24, 7609–7621, https://doi.org/10.5194/acp-24-7609-2024, 2024.

Aerosols are small suspended liquid or solid particles in the terrestrial atmosphere. A recent study conducted by the IUP group "Cloud Aerosol Surface PArameter Retrieval" in the framework of the transregional project (AC)⊃3; investigated the spatial and temporal distribution of aerosols in the Arctic.
Arctic aerosols are important drivers of the Arctic climate due to their ability to act as cloud condensation nuclei or ice nucleating particles. As a consequence of their poorly known distribution and physico-chemical characterization, Arctic clouds, which in turn are strong Arctic climate agents, are also poorly understood.

The image shows the Aerosol Optical Depth (AOD), a parameter describing the total atmospheric aerosol load. The AOD is derived from satellite observations and modeled by GEOS-Chem, a chemical transport model. The satellite observations are based on a novel algorithm which has been developed and quality-assessed by the group. On the other hand, the model results, reflect state-of-the-art understanding of aerosol processes in the Arctic. Relating satellite based observations and model will therefore tell us how much of our (model) understanding is confirmed by the observations or not.

The seasonal AOD over the central Arctic cryosphere is averaged over the period 2003-2011. The stacked plot shows the GEOS-Chem model and the black dots the mean AOD derived from satellite data. Obviously the model results are different from the satellite data in summer. This indicates weaknesses of the model with respect to the distribution and characterization of aerosols during Arctic summer. This in turn can lead to significant problems in the characterization of Arctic clouds. Further investigations are in progress.

Reference: Swain, B., Vountas, M., Singh, A., Anchan, N. L., Deroubaix, A., Lelli, L., Ziegler, Y., Gunthe, S. S., Bösch, H., and Burrows, J. P.: Aerosols in the central Arctic cryosphere: satellite and model integrated insights during Arctic spring and summer, Atmos. Chem. Phys., 24, 5671–5693, https://doi.org/10.5194/acp-24-5671-2024, 2024.

Kontakt/contact: Marco Vountas: vountas@iup.physik.uni-bremen.de

https://www.iup.uni-bremen.de/aerosol

The latitudinal variation of the mean difference (md) and standard deviation (sdev) between TROPOMI tropospheric ozone column retrieved using the four algorithms, ESA (European Space Agency, magenta) and our CPC (red), CLC (blue), and CLCT (yellow) retrievals, and collocated ozone sonde columns during the time period from 2018 to 2022. All TROPOMI algorithms use the convective-cloud-differential (CCD) method that subtracts from the clear-sky total ozone column the column amount above high convective clouds (above-cloud-column-ozone, ACCO) to obtain tropospheric ozone column amounts (TrOC). ESA and CPC use ACCO only from the Pacific region to obtain TrOC over the entire tropical region, while the advanced algorithms CLC and CLCT use ACCO from nearby clouds (local cloud algorithm). The latter two algorithms lead to a better agreement of TROPOMI tropospheric ozone with collocated ozone sondes and make this algorithm also more suitable for application in the subtropics and extratropics (e.g. middle latitudes). Tropospheric ozone is a potent greenhouse gas and a pollutant, harmful to our ecosystem. Global measurements of tropospheric ozone are only available from satellite instruments like TROPOMI.

Reference: Maratt Satheesan, S., Eichmann, K.-U., Burrows, J. P., Weber, M., Stauffer, R., Thompson, A. M., and Kollonige, D.: Improved CCD tropospheric ozone from S5P TROPOMI satellite data using local cloud fields, EGUsphere [preprint], https://doi.org/10.5194/egusphere-2023-2825, 2024.

Our figure of the month shows the gross primary production (GPP) from Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6; red; Eyring et al., 2016) and CMIP5 (blue) models with (dashed) and without (solid) interactive nitrogen cycle (Ncycle) compared to reference data sets based on measurements of the FLUXNET eddy covariance tower network: a data set upscaled with the model tree ensembles (MTE) approach and FLUXCOM data, which additionally incorporate Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) as well as meteorological data using various machine learning methods. Furthermore, both simulations with prescribed CO2emissions (e, darker colors) and prescribed concentrations (c, lighter colors) are used. GPP represents the CO2 uptake on land due to photosynthesis. This was one of the biggest weaknesses of the CMIP5 ensemble, with most models overestimating photosynthesis. In the figure, this can be seen by the large overestimation of non-Ncycle CMIP5 compared to the reference data sets. The CMIP6 non-Ncycle MMMs show a much better approximation across all latitudes, with a slight reduction of the bias in the NH but a significant overestimation in the tropics. The CMIP6 Ncycle models show a very good agreement with the reference data across all latitudes, now with slight underestimations at high latitudes.

This figure is part of Gier et al (2024), which investigates carbon cycle variables in CMIP6 and CMIP5 simulations and is currently under discussion for Biogeosciences. Gier et al. (2024) concludes, that there is a significant improvement in the simulation of photosynthesis in models with nitrogen cycle, as well as only small differences between emission and concentration-based simulations. Thus, it recommends to use emission driven simulations in the upcoming CMIP7 simulations as default setup as well as to view the nitrogen cycle as a necessary part of all future carbon cycle models.

The study was supported by the Climate-Carbon Interactions in the Current Century (4C) project, which is funded by the EU under the Horizon 2020 program. The figure was made using the Earth System Model Evaluation Tool v2 (ESMValTool; Eyring et al., 2020). ESMValTool includes many diagnostics to use with CMIP models and observations, as well as common preprocessor functions, such as the computation of multi-model means, area averages, and the derivation of custom variables, which were used for this work.

Related projects:

Climate-Carbon Interactions in the Current Century (4C)
Coupled Model Intercomparison Project (CMIP)

REFERENCES

Eyring, V., Bony, S., Meehl, G. A., Senior, C. A., Stevens, B., Stouffer, R. J., and Taylor, K. E.: Overview of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) experimental design and organization, Geosci Model Dev, 9, 1937-1958, 10.5194/gmd-9-1937-2016, 2016.

Eyring, V., Bock, L., Lauer, A., Righi, M., Schlund, M., Andela, B., Arnone, E., Bellprat, O., Brötz, B., Caron, L. P., Carvalhais, N., Cionni, I., Cortesi, N., Crezee, B., Davin, E. L., Davini, P., Debeire, K., de Mora, L., Deser, C., Docquier, D., Earnshaw, P., Ehbrecht, C., Gier, B. K., Gonzalez-Reviriego, N., Goodman, P., Hagemann, S., Hardiman, S., Hassler, B., Hunter, A., Kadow, C., Kindermann, S., Koirala, S., Koldunov, N., Lejeune, Q., Lembo, V., Lovato, T., Lucarini, V., Massonnet, F., Müller, B., Pandde, A., Pérez-Zanón, N., Phillips, A., Predoi, V., Russell, J., Sellar, A., Serva, F., Stacke, T., Swaminathan, R., Torralba, V., Vegas-Regidor, J., von Hardenberg, J., Weigel, K., and Zimmermann, K.: Earth System Model Evaluation Tool (ESMValTool) v2.0 – an extended set of large-scale diagnostics for quasi-operational and comprehensive evaluation of Earth system models in CMIP, Geosci. Model Dev., 13, 3383-3438, 10.5194/gmd-13-3383-2020, 2020.

Gier, B. K., Schlund, M., Friedlingstein, P., Jones, C. D., Jones, C., Zaehle, S., and Eyring, V.: Representation of the Terrestrial Carbon Cycle in CMIP6, EGUsphere [preprint], https://doi.org/10.5194/egusphere-2024-277, 2024.

Since climate model studies project a decline of the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) in the 21st century, monitoring AMOC changes remains essential. While AMOC variability is expected to be coherent across latitudes on longer than decadal timescales, connectivity on inter-annual and seasonal timescales is less clear. Model studies and observational estimates disagree on the regions and timescales of meridional connectivity and AMOC observations at multiple latitudes are needed to study its connectivity. We calculate basin-wide AMOC volume transports (1993-2018) from measurements of the North Atlantic Changes (NOAC) array at 47°N, combining data from moored instruments with hydrography and satellite altimetry. The mean NOAC AMOC is 17.2\,Sv exhibiting no long-term trend. Both the unfiltered and low-pass filtered NOAC AMOC show a significant correlation with the RAPID-MOCHA-WBTS AMOC at 26°N when the NOAC AMOC leads by about one year.

More information:

Wett, S., M. Rhein, D. Kieke, C. Mertens, und M. Moritz (2023), Meridional connectivity of a 25-year observational AMOC record at 47°N. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL103284, doi:10.1029/2023GL103284.

Vertical distributions of the stratospheric aerosol extinction coefficient were retrieved at the University of Bremen from measurements of scattered solar light in the limb viewing geometry made by the OMPS-LP instrument of NASA/NOAA. The obtained data enable us to investigate the evolution of the aerosol plume after the eruption of the Hunga Tonga–Hunga Haʻapai volcano in January 2022.

The left panel shows the zonal mean aerosol extinction coefficient distribution in tropics. The plume maximum reached the altitude of about 26 km and remained at these altitudes until the middle of May 2022. Thereafter, a rapid sinking of the plume maximum is observed. The right panel shows the vertical optical depth of the stratospheric aerosol (18 – 30 km). The plume mostly propagated to the southern hemisphere. Some transport events into the northern hemisphere are also seen, e.g. at the end of 2022. At the end of the analyzed record (December 2023), elevated values of the stratospheric aerosol optical depth are still observed in the tropics and southern mid-latitudes.

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