Global sensitivity analysis of chemistry–climate model budgets of tropospheric ozone and OH: exploring model diversity
Global sensitivity analysis of chemistry–climate model budgets of tropospheric ozone and OH: exploring model diversity
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对流层臭氧和 OH 化学气候模型预算的全球敏感性分析：探索模型多样性
DOI：
10.5194/acp-20-4047-2020
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发表时间：
2020
影响因子：
6.3
通讯作者：
Lindsay A. Lee
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
O. Wild;A. Voulgarakis;F. O’Connor;J. Lamarque;E. Ryan;Lindsay A. Lee
抽象。未来大气成分变化及其对空气影响的预测
质量和气候在很大程度上取决于化学气候模型，
使我们能够调查不断变化的排放和气象的影响。
这些模型是不完美的，因为它们依赖于我们对化学物质的理解，
控制大气成分的物理和动力过程，
近似需要代表这些数字，并在限制
来约束它们。模型相互比较研究
反映潜在不确定性的结果存在很大差异，
但在解释这一现象的原因或
识别过程理解或表示方面的弱点，
可以改进模型和更好的科学理解。全球
敏感性分析提供了一种有价值的方法，
当前模式多样性的主要原因。我们第一次申请
具有三个独立全局化学输运的高斯过程模拟
模型来量化臭氧和羟基自由基（OH）的敏感性，
重要的气候相关变量，特征不佳的过程，
不确定的排放。我们表明对流层臭氧对
大气湿度和前驱物排放，这与模型相似，
但发现甲烷寿命模型之间存在很大差异，
OH对原发性和继发性的敏感性存在实质性差异
生产这种方法使我们能够确定模型
需要改进，同时提供有价值的新见解，
驱动对流层成分变化的过程。
Abstract. Projections of future atmospheric composition change and its impacts on air
quality and climate depend heavily on chemistry–climate models that
allow us to investigate the effects of changing emissions and meteorology.
These models are imperfect as they rely on our understanding of the chemical,
physical and dynamical processes governing atmospheric composition, on the
approximations needed to represent these numerically, and on the limitations
of the observations required to constrain them. Model intercomparison studies
show substantial diversity in results that reflect underlying uncertainties,
but little progress has been made in explaining the causes of this or in
identifying the weaknesses in process understanding or representation that
could lead to improved models and to better scientific understanding. Global
sensitivity analysis provides a valuable method of identifying and quantifying
the main causes of diversity in current models. For the first time, we apply
Gaussian process emulation with three independent global chemistry-transport
models to quantify the sensitivity of ozone and hydroxyl radicals (OH) to
important climate-relevant variables, poorly characterised processes and
uncertain emissions. We show a clear sensitivity of tropospheric ozone to
atmospheric humidity and precursor emissions which is similar for the models,
but find large differences between models for methane lifetime, highlighting
substantial differences in the sensitivity of OH to primary and secondary
production. This approach allows us to identify key areas where model
improvements are required while providing valuable new insight into the
processes driving tropospheric composition change.
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