Arosa / Davos测量对全球总列臭氧行为分析的代表性外文翻译资料

Arosa / Davos测量对全球总列臭氧行为分析的代表性

作者: Rozanov Eugene;ensp;Egorova Tatiana;ensp;Egli Luca;ensp;Karagodin Doyennel Arseniy;ensp;Sukhodolov Timofei;ensp;Schill Herbert;ensp;Stuuml;bi Rene;ensp;Grouml;bner Julian

国籍： 瑞士

出处：Springer Nature Journal

中文译文：

摘要：该研究从位于瑞士Arosa / Davos站的地面仪器中考察了总柱臭氧( TCO )测量的代表性，以分析过去和未来全球臭氧层行为。对卫星和模式资料的统计分析显示，1980 ~ 2018年期间地面TCO数据与近全球和北半球年平均TCO高度相关。将Arosa / Davos TCO数据作为代理加入到多元线性回归分析的标准解释变量集合中，可以估计1926年至今的TCO行为。我们证明，Arosa / Davos TCO时间序列的实时测量和较高的均匀性水平也有利于对未来臭氧层恢复的快速估计。

关键字：Arosa / Davos，总柱臭氧，趋势，代表性，回归分析

引言

基于局部点的地面大气量测量作为全球网络的一部分具有重要意义(如Fioletovetal .，2008 )，如果代表各自卫星足迹上的时间和空间，也可以用于卫星数据的验证(如Loew et al .，2017 )。这个意义上的代表性( Nappo et al .，1982 )表征了局部测量如何在时间和空间上反映相邻位置的实际情况。这种数量可以用不同的统计方法，如傅里叶变换、结构或相关函数来估计( Nappo等人，1982年)。例如，Schwarz等人应用了相关分析。( 2017 )讨论地面太阳辐照度本地点测量的代表性及其对卫星测量验证的适用性。对于某些情况，局部点测量提供了独特的数据，而这些数据并没有得到其他可观量观测点的支持。利用这些数据进行全球分析，要么需要不同仪器和时期的测量量具有明显的同质性，要么需要在更长的时间或更大的空间尺度上具有良好的代表性。这个问题的一个典型例子是从树环中检索到的当地气候参数与全境的联系。Buuml;ntgenetal . ( 2017 )利用相关分析显示，当地树木年轮数据很好地刻画了西欧大部分地区的温度异常。另一个例子是Jungfraujoch长寿物种浓度的测量(例如，Rinslandetal .，2012 )。在这种情况下，长寿命物种分布的高度空间均一性恰好为含卤消耗臭氧物质全球趋势分析的应用提供了理由。1926年以来，Arosa (纬度46.7833 ° N，经度9.6667 ° E )上空连续的总柱臭氧浓度测量时间序列是20世纪初两个独特的数据集之一( Br ouml; nnimann et al .，2003 )，该数据集不存在人为的hODS (含卤素的臭氧消耗物种)排放，可能的臭氧和气候变化可以由太阳活动和人为排放的温室气体和对流层臭氧前体引起( Egorova et al .，2018 )。对过去臭氧变化趋势的了解有助于了解不受人为hODS干扰期间臭氧层的背景状态。这一时期气候变化的建模是困难的，因为太阳光斑数和太阳辐照度之间的联系尚未建立牢固。我们的模式实验( Egorova et al .，2018 )表明，在20世纪初(原则上是百年尺度)，太阳辐照度的强迫要远远高于所接受的模拟气候变暖的尺度。通过对模拟和观测的臭氧在阿罗萨反射太阳光紫外线期间变化的比较，可以支持或否认这一假设( Egorova等人，2020年)。因此，比较模拟和观测的历史臭氧总量变化趋势，考察Arosa时间序列是否具有区域和全球尺度的代表性将是很有趣的。

更有意思和重要的问题是，与《蒙特利尔议定书》及其修正案( MPA )引入的hODS排放限制有关的未来臭氧的预期恢复。( 2016 )，Kuttippurath and Nair ( 2017 )，Pazmi ntilde; o et al . ( 2018 )，Kuttippurath et al . ( 2018 )，Dhomse等. ( 2018 ) .虽然在未来几十年内已经预见到复苏，但持续评估当前和未来的TCO和其他物种行为，对于发现潜在问题或采取额外措施以满足MPA限制宣布的目标仍然十分重要。

通常，由于需要仔细评估和均匀化不同来源的数据(如Ball et al .，2018，SPARC / IO3C / GAW et al .，2019 )，臭氧恢复状态的分析比较缓慢，而连续点测量可以很好地跟踪现状。但是，有必要进一步分析如何利用当地点测量(如Arosa / Davos TCO时间序列)，在全球范围内快速诊断臭氧恢复进展。本研究将基于已有模式结果( Egorova et al .，2021，Sukhodolov et al .，2021 )的再分析，确定直到21世纪末的臭氧演变。根据不同的实际情况，这些模型结果将用于利用在Arosa / Davos获得的TCO数据集探讨未来臭氧恢复的潜力，并确定统计上重大确定臭氧恢复进展所需的时限。

因此，本研究通过对Arosa / Davos上空TCO时间序列的分析，建立其代表性，用于其他地点和空间/时间尺度的卫星数据和TCO行为的验证、过去( 1926 - 1980 )全球尺度臭氧行为的反演以及Arosa / Davos数据对未来臭氧层恢复的快速诊断。

数据描述

Arosa / Davos Total column臭氧时间系列

全球最长的连续柱状臭氧时间序列始于1926年，位于瑞士Arosa的Lichtklimatisches观测站。2010年以来，在阿罗萨和附近达沃斯河谷进行同步测量，支持将仪器转移到达沃斯的Physikalisch-气象观测站和世界辐射中心( PMOD / WRC ) ( Stuuml;bi et al .，2017，Stuuml;bi et al .，2020 )。图1给出了测量期间TCO的演变过程以及仪器的开发集。

由于时间跨度超过90年，Arosa / Davos时间序列是对气候界特别是对国际臭氧界具有全球重要性的独特数据集。首次利用Arosa上空的总柱臭氧时间序列观测到中纬度的层流层臭氧耗竭，由于其测量周期较长，可回溯到臭氧耗竭前的条件，且具有较高的本征均匀性和质量( Staehelin，1998a，Staehelin，1998b，Staehelin et al .，2018 )。正如Staehelin等人所讨论的。( 2018 )和Gr ouml; bner et al . ( 2021 )，Arosa / Davos总臭氧时间序列需要不断努力，使跨不同仪器和时段的测量均衡化，以产生用于评估臭氧变化所需的不确定度水平，并观察臭氧层的最终恢复情况。

臭氧多传感器再分析

利用http://www.temis.nl/protocols/ O3global . html下载的臭氧多传感器再分析版本2 (以下简称MSR2，van der A，et al，2015 )评估Arosa / Davos TCO对卫星传感器验证的适用性。MSR2数据集包含长期( 1970—2019年)利用化学-传输模式构建的柱臭氧总量记录，并利用Brewer和Dobson仪器同化所有可用的卫星和地基观测资料。该结果为6小时全球臭氧柱，水平分辨率0.5 times; 0.5 °，预报误差场，可用于实例研究和趋势分析。

历史臭氧时间系列

利用HISTOZ . 1.0数据集( Brouml;nnimann et al .，2013 )对全球尺度上历史TCO演变的Arosa / Davos TCO时间序列代表性进行评价。该数据集由水平分辨率约为4 times; 4 °的月平均数据组成，基于化学-气候模型( CCM )。

图1-1926年至2019年Arosa的均匀化总臭氧柱。四台Dobson光谱辐射计D002、D007、D015和D101已用于产生测量期间的时间序列

模拟同化了包括Arosa在内的不同站点的基于历史地面的TCO测量。Arosa数据的贡献水平很难估计，但由于模型在全球范围内的支配作用，它不应该是至关重要的。CCM运行的动力来自相关的外部气候过程的强迫，如太阳和火山效应、温室气体、消耗臭氧物质、海表温度和准两年振荡。

大气-海洋-气溶胶-化学-气候模式SOCOL (建模工具)

利用大气-海洋-气溶胶-化学-气候模式( AOACCM ) SOCOLv4.0 (以下简称SOCOLv4，Sukhodolov等人，2021年)的结果，评估了Arosa / Davos TCO时间序列对快速分析未来全球臭氧恢复的适用性，该活动是在SPARC CCMI倡议的框架内进行的，目的是预测到21世纪末的TCO行为( Dhomse等人，2018年)。这些模型结果基于一个现实场景，这里利用Arosa / Davos得到的数据集，用当前和潜在的新仪器来解决探测未来臭氧恢复的潜力。模型SOCOLv4.0的数据集可通过相应作者的请求获得。

回归分析和代理数据

为了评估TCO在不同时空尺度上的行为，我们应用多元线性回归分析( MLR )。将TCO ( in DU )的时间序列表示为每个考虑量的时间( t )的函数：

TCO ( t ) = A B * S ( t ) C * ENSO ( t ) D * QBO30 ( t )

E * QBO50 ( t ) F * SA ( t ) G * TREND ( t ) e ( t ).

在这个版本中，MLR模型使用了六个解释变量。应用例程考虑了30和50hPa水平上臭氧层变化的主要驱动因素，如太阳辐射( S )、平流层气溶胶负荷( SA )、El-Nino Southern振荡( ENSO )、准两年振荡( QBO )，以及反映温室

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

英语原文共 11 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[595731]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word