Onderzoeksproject P4S/251/OZOMATIC (Onderzoeksactie P4S)
Dit project heeft als doel openstaande vragen uit de laatste wetenschappelijke evaluatie van ozonafbraak van de WMO (Wereld Meteorologische Organisatie, 2022) te beantwoorden. Hoewel de belangrijkste mechanismen die de langetermijntrends van ozon bepalen goed begrepen zijn en worden gereproduceerd door klimaatmodellen binnen het Chemistry-Climate Model Initiative (CCMI-1), bestaat er een belangrijke discrepantie op de middelste breedtegraden: waarnemingen van ozon in de lagere stratosfeer wijzen op een negatieve trend, terwijl modellen een positieve trend voorspellen als gevolg van de afname van ozonafbrekende stoffen. Trends in de lagere stratosfeer zijn het moeilijkst te beoordelen, zowel op basis van metingen (de grote variabiliteit van ozon op deze hoogten leidt tot aanzienlijke onzekerheden in trendanalyses) als op basis van modellen (transport is de belangrijkste factor achter veranderingen in ozon in de lagere stratosfeer, en de evolutie hiervan onder invloed van klimaatverandering gaat gepaard met aanzienlijke onzekerheden). Ons onderzoek zal bijgewerkte grondgebonden waarnemingen van ozon en verwante stoffen, chemische heranalyses en CCMI-simulaties integreren om deze laatste beter te evalueren over het volledige hoogtebereik waarvoor waarnemingen beschikbaar zijn (van het aardoppervlak tot 50 km hoogte, afhankelijk van de stof).
Ons eerste doel is het verbeteren van observationele ozondatasets van NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change), waaronder FTIR (Fourier Transform InfraRed), ozonsondes, lidar, microgolfradiometers en Brewer/Dobson-instrumenten. Daarnaast zullen datasets op regionale schaal met vergelijkbare ozonvariabiliteit worden samengevoegd om onzekerheden te verminderen. De herziene en samengevoegde datasets zullen nauwkeurigere beoordelingen van ozontrends mogelijk maken, zowel op individuele meetlocaties als op grotere regionale schaal.
Ter ondersteuning van de interpretatie van verschillen tussen CCMI-ozonsimulaties en waarnemingen zullen we ook stoffen vergelijken die veranderingen in ozon aansturen, waaronder chemisch actieve stoffen, transporttracers en broeikasgassen (HCl, NO2, HNO3, CH4, N2O en CFK’s). Ons tweede doel is het actualiseren en harmoniseren van de beschikbaarheid van deze belangrijke sturende stoffen binnen het FTIR-netwerk, voortbouwend op de leidende rol van het onderzoeksteam bij het verbeteren van de consistentie van het netwerk. Het uitbreiden van de observationele datasets voor CFK’s en HCl zal bovendien toekomstige WMO-ozonevaluaties versterken, aangezien momenteel slechts enkele FTIR-stations hierin zijn opgenomen.
De huidige CCMI-2022 omvat tien modellen met historische simulaties (tot 2018) en toekomstprojecties (tot 2100). Door de verdelingen en trends van ozon en de belangrijkste sturende factoren te vergelijken, is ons derde en belangrijkste doel te evalueren wanneer, waar en voor welke processen modellen overeenkomen met of afwijken van de observationele datasets (1995–2025), en modellen te classificeren op basis van hun sterke en zwakke punten.
Aangezien transport een dominante rol speelt in de verdeling en trends van ozon in de lagere stratosfeer, zullen wij onze studie versterken met behulp van chemische heranalyses. Door tracerconcentraties te beperken op basis van waarnemingen via data-assimilatie, maken chemische heranalyses intern consistente tracerverdelingen mogelijk en kunnen ook niet-geassimileerde stoffen worden geëvalueerd. Ons vierde doel is het valideren van de chemische heranalyse voor zowel geassimileerde als niet-geassimileerde stoffen. Zodra deze validatie is voltooid, zal de heranalyse helpen bij de interpretatie van resultaten uit vergelijkingen tussen klimaat-chemische modellen en waarnemingen, vooral in regio’s waar de ruimtelijke dekking van grondgebonden waarnemingen beperkt is.
Door duidelijk te maken waar en waarom klimaat-chemische modellen afwijken van waarnemingen en heranalyses, zullen onze bevindingen bijdragen aan een beter begrip van de chemische en dynamische factoren die ozontrends beïnvloeden. Dit werk zal zowel de wetenschappelijke gemeenschap als beleidsmakers op het gebied van ozon en klimaat ten goede komen.
