Tilbake til søkeresultatene

KLIMAFORSK-Stort program klima

Effects of energetic electron Precipitation In a Changing climate

Alternativ tittel: Effekten av energirik elektron nedbør i et endret klima

Tildelt: kr 5,7 mill.

Variabelt romvær forårsaker energisk elektronnedbør (EEP) i den øvre atmosfæren på høye breddegrader. EEP produserer nitrogenoksider (NOx), som har en lang kjemisk levetid i polarnatten vinterstid, og synker til stratosfæriske høyder via det meridionale sirkulasjonssystemet. Det har en betydelig effekt på mengden ozon i den polare stratosfæren, som potensielt kan påvirke atmosfærisk dynamikk helt ned til overflaten. Et ubesvart spørsmål er hvordan koblingen mellom partikkelnedbør og atmosfæren påvirkes av langsiktige klimaendringer. Menneskeskapte klimaendringer avkjøler atmosfæren over værsystemet vårt på grunn av at mindre langbølget stråling slipper ut fra troposfæren. Videre, ble den globale ozon-mengden kraftig redusert i siste halvdel av det tjuende århundre på grunn av utslipp av ozonreduserende stoffer (KFK-utslipp). Nivåene av stratosfærisk ozon er nå sakte på vei opp etter at Montreal-protokollen forbød bruk av KFK. Gjenoppretting til 1960-tallsnivå er anslått å skje en gang etter 2050. Videre bremser en kjøligere stratosfære tempoet til ozonødeleggende kjemiske reaksjoner, noe som fører til netto positiv ozonproduksjon i sterkere klimagassutslippsscenarier. Dette kalles supergjenvinning av ozon. Dette prosjektet vil fremme vår forståelse av atmosfæriske effekter av EEP og dets endringer på lengre tidsskalaer. Vi vil bruke to forskjellige kjemi-klimamodeller og reanalysedata for å studere hvordan den kjemiske og dynamiske effekten av EEP moduleres av endringene i bakgrunnsatmosfæren. Dette vil hjelpe oss å svare på om partikkelnedbørpåvirkningen i atmosfæren er annerledes under klimaendringer eller for eksempel etter et større vulkanutbrudd. De første modelleringsresultatene viser at NOx produsert av EEP i den øvre atmosfæren i Antarktis synker raskere ned til stratosfæriske høyder om vinteren i de sterkere klimagassscenariene ved slutten av det 21. århundre. Raskere transport er en konsekvens av akselererasjon av det meridional sirkulasjonsystemet i den antarktiske mesosfæren på grunn av klimaendringer. Denne økte stratosfæriske NOx-en fører til sterk sesongmessig ozonnedbrytning. Denne EEP-effekten motarbeider den totale ozonøkningen knyttet til avkjøling avstratosfæren i løpet av det 21. århundre, og vil potensielt forhindre en supergjenvinning av ozon i den øvre antarktiske stratosfæren. Modellerings resultater fra tiden etter KFK-utslipp viser at EEP har hatt en betydelig innvirkning på konsentrasjonen av Klor (Cl) i den Antarktiske stratosfæren. NOx og HOx molekyler, som blir produsert av EPP, reagerer med reaktive Klor molekyler, og skaper ikke-reaktive molekylære sammenbindinger (ClONO2, HCl). Dette gjør at EPP har fungert som en "buffer" som har motvirket den KFK relaterte reduksjonen i ozonlaget. Man kan derfor forvente at EPP i fremtiden, med minkende mengder av KFK kjemikalier, vil ha en større påvirkning på mengden ozon. I tillegg har simuleringsresultater tydeliggjort EPP sin direkte effekt på temperaturen i mesosfæren via reduksjon i ozon. Disse simuleringene er gjort under atmosfæriske forhold som følger av plutselige stratosfæriske oppvarminger (SSW). Ved å legge til effekten av EPP i klimamodellen WACCM ser man at det mesosfæriske avtrykket av SSW er svakere sammenlignet med avtrykket når EPP er ekskludert fra modellen. I en annen studie er det fremhevet at det mesosfæriske avtrykket av EPP er for svakt sammenlignet med hva observasjoner viser. Dette tyder på at EPP potensielt kan ha en viktig påvirkning på den atmosfæriske dynamikken i mesosfæren.

-

Anthropogenic climate change is not just limited to the lower atmosphere but have notable implications to the middle atmosphere as well. As a consequence, the stratosphere is cooled due to the less longwave radiation escaping the troposphere. Recent results provide an indication that dynamics in the stratosphere may have significant implications to the troposphere, especially in the high latitudes. While effect of solar variability on the surface is thought to be fairly small due to the direct radiative forcing changes in solar cycle timescales, substantial uncertainties still exist when considering indirect effect through the stratospheric forcing. Especially energetic electron precipitation (EEP) effect to middle atmosphere dynamics and its potential element of influencing high latitudinal climate is still not well verified. This project will try to unravel the uncertainties of EEP effect in the middle atmosphere and its changes in longer timescales. Recent research indicates that the relation between the particle forcing and the circulation changes in the lower atmosphere became significant since 1970s onwards. So far no thorough or consistent explanation has been given to this behavior, although the mechanism how EEP can induce circulation change in the high latitudinal stratosphere via chemical ozone depletion is reasonably well established. We will use two different chemistry-climate models (WACCM and SOCOL) to study how chemical and dynamical effect of EEP is modulated by the change of background atmosphere. In essence, is the effect different in the preindustrial and modern atmosphere. Additionally we will use volcanic atmosphere to study if these effects vary also after major volcanic eruption.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

KLIMAFORSK-Stort program klima