Published January 9, 2014
| Version v1
Publication
Open
Antarctic ozone variability inside the polar vortex estimated from balloon measurements
- 1. Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial
- 2. NOAA Earth System Research Laboratory
- 3. Argentine Antarctic Institute
Description
Abstract. Thirteen years of ozone soundings at the Antarctic Belgrano II station (78° S, 34.6° W) have been analysed to establish a climatology of stratospheric ozone and temperature over the area. The station is inside the polar vortex during the period of development of chemical ozone depletion. Weekly periodic profiles provide a suitable database for seasonal characterization of the evolution of stratospheric ozone, especially valuable during wintertime, when satellites and ground-based instruments based on solar radiation are not available. The work is focused on ozone loss rate variability (August–October) and its recovery (November–December) at different layers identified according to the severity of ozone loss. The time window selected for the calculations covers the phase of a quasi-linear ozone reduction, around day 220 (mid-August) to day 273 (end of September). Decrease of the total ozone column over Belgrano during spring is highly dependent on the meteorological conditions. Largest depletions (up to 59%) are reached in coldest years, while warm winters exhibit significantly lower ozone loss (20%). It has been found that about 11% of the total O3 loss, in the layer where maximum depletion occurs, takes place before sunlight has arrived, as a result of transport to Belgrano of air from a somewhat lower latitude, near the edge of the polar vortex, providing evidence of mixing inside the vortex. Spatial homogeneity of the vortex has been examined by comparing Belgrano results with those previously obtained for South Pole station (SPS) for the same altitude range and for 9 yr of overlapping data. Results show more than 25% higher ozone loss rate at SPS than at Belgrano. The behaviour can be explained taking into account (i) the transport to both stations of air from a somewhat lower latitude, near the edge of the polar vortex, where sunlight reappears sooner, resulting in earlier depletion of ozone, and (ii) the accumulated hours of sunlight, which become much greater at the South Pole after the spring equinox. According to the variability of the ozone hole recovery, a clear connection between the timing of the breakup of the vortex and the monthly ozone content was found. Minimum ozone concentration of 57 DU in the 12–24 km layer remained in November, when the vortex is more persistent, while in years when the final stratospheric warming took place "very early", mean integrated ozone rose by up to 160–180 DU.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلاصة: تم تحليل ثلاثة عشر عامًا من سبر الأوزون في محطة أنتاركتيكا بلغرانو الثانية (78درجة جنوبًا، 34.6درجة غربًا) لإنشاء علم مناخ الأوزون الستراتوسفيري ودرجة الحرارة فوق المنطقة. تقع المحطة داخل الدوامة القطبية خلال فترة تطور استنفاد الأوزون الكيميائي. توفر الملفات الدورية الأسبوعية قاعدة بيانات مناسبة للتوصيف الموسمي لتطور الأوزون الستراتوسفيري، وهي ذات قيمة خاصة خلال فصل الشتاء، عندما لا تتوفر الأقمار الصناعية والأدوات الأرضية القائمة على الإشعاع الشمسي. ويركز العمل على تقلب معدل فقدان الأوزون (آب/أغسطس - تشرين الأول/أكتوبر) واستعادته (تشرين الثاني/نوفمبر - كانون الأول/ديسمبر) في طبقات مختلفة محددة وفقا لشدة فقدان الأوزون. تغطي النافذة الزمنية المحددة للحسابات مرحلة تقليل الأوزون شبه الخطي، حوالي اليوم 220 (منتصف أغسطس) إلى اليوم 273 (نهاية سبتمبر). يعتمد انخفاض عمود الأوزون الكلي فوق بلغرانو خلال الربيع بشكل كبير على ظروف الأرصاد الجوية. يتم الوصول إلى أكبر استنفاد (ما يصل إلى 59 ٪) في السنوات الأكثر برودة، في حين أن فصول الشتاء الدافئة تظهر انخفاضًا كبيرًا في فقدان الأوزون (20 ٪). وقد تبين أن حوالي 11 ٪ من إجمالي فقدان O3، في الطبقة التي يحدث فيها أقصى استنزاف، يحدث قبل وصول ضوء الشمس، نتيجة لنقل الهواء إلى بلغرانو من خط عرض أقل إلى حد ما، بالقرب من حافة الدوامة القطبية، مما يوفر دليلاً على الاختلاط داخل الدوامة. تم فحص التجانس المكاني للدوامة من خلال مقارنة نتائج بلغرانو مع تلك التي تم الحصول عليها سابقًا لمحطة القطب الجنوبي (SPS) لنفس نطاق الارتفاع ولمدة 9 سنوات من البيانات المتداخلة. تظهر النتائج أن معدل فقدان الأوزون في الصحة والصحة النباتية أعلى بأكثر من 25 ٪ منه في بلغرانو. يمكن تفسير السلوك مع الأخذ في الاعتبار (1) نقل الهواء إلى كلتا المحطتين من خط عرض أقل إلى حد ما، بالقرب من حافة الدوامة القطبية، حيث يظهر ضوء الشمس مرة أخرى في وقت أقرب، مما يؤدي إلى استنفاد الأوزون في وقت مبكر، و (2) الساعات المتراكمة من ضوء الشمس، والتي تصبح أكبر بكثير في القطب الجنوبي بعد الاعتدال الربيعي. وفقًا لتغير استرداد ثقب الأوزون، تم العثور على صلة واضحة بين توقيت تفكك الدوامة ومحتوى الأوزون الشهري. بقي الحد الأدنى لتركيز الأوزون البالغ 57 وحدة حرارية في طبقة 12–24 كم في نوفمبر، عندما تكون الدوامة أكثر ثباتًا، بينما في السنوات التي حدث فيها الاحترار النهائي في الستراتوسفير "مبكرًا جدًا"، يعني أن الأوزون المتكامل ارتفع بنسبة تصل إلى 160–180 وحدة حرارية.Translated Description (French)
Résumé. Treize années de sondages d'ozone à la station Antarctique Belgrano II (78° S, 34,6° O) ont été analysées pour établir une climatologie de l'ozone stratosphérique et de la température sur la zone. La station se trouve à l'intérieur du vortex polaire pendant la période de développement de l'appauvrissement chimique de l'ozone. Les profils périodiques hebdomadaires fournissent une base de données appropriée pour la caractérisation saisonnière de l'évolution de l'ozone stratosphérique, particulièrement utile en hiver, lorsque les satellites et les instruments au sol basés sur le rayonnement solaire ne sont pas disponibles. Les travaux sont axés sur la variabilité du taux de perte d'ozone (août-octobre) et sa récupération (novembre-décembre) à différentes couches identifiées en fonction de la gravité de la perte d'ozone. La fenêtre temporelle sélectionnée pour les calculs couvre la phase d'une réduction quasi-linéaire de l'ozone, autour du jour 220 (mi-août) au jour 273 (fin septembre). La diminution de la colonne d'ozone totale sur Belgrano au printemps dépend fortement des conditions météorologiques. Les plus grands appauvrissements (jusqu'à 59 %) sont atteints dans les années les plus froides, tandis que les hivers chauds présentent une perte d'ozone significativement plus faible (20 %). Il a été constaté qu'environ 11 % de la perte totale d'O3, dans la couche où l'épuisement maximal se produit, a lieu avant l'arrivée de la lumière du soleil, à la suite du transport vers Belgrano d'air provenant d'une latitude un peu plus basse, près du bord du vortex polaire, ce qui témoigne d'un mélange à l'intérieur du vortex. L'homogénéité spatiale du vortex a été examinée en comparant les résultats de Belgrano avec ceux obtenus précédemment pour la station du pôle Sud (SPS) pour la même plage d'altitude et pour 9 ans de données qui se chevauchent. Les résultats montrent un taux de perte d'ozone plus élevé de plus de 25% à SPS qu'à Belgrano. Le comportement peut s'expliquer en tenant compte (i) du transport d'air vers les deux stations à partir d'une latitude un peu plus basse, près du bord du vortex polaire, où la lumière du soleil réapparaît plus tôt, entraînant un appauvrissement plus précoce de l'ozone, et (ii) des heures accumulées de lumière du soleil, qui deviennent beaucoup plus importantes au pôle Sud après l'équinoxe de printemps. Selon la variabilité de la récupération des trous d'ozone, un lien clair entre le moment de la rupture du vortex et la teneur mensuelle en ozone a été trouvé. La concentration minimale d'ozone de 57 DU dans la couche de 12–24 km est restée en novembre, lorsque le vortex est plus persistant, tandis que dans les années où le réchauffement stratosphérique final a eu lieu « très tôt », l'ozone intégré a augmenté jusqu'à 160–180 DU.Translated Description (Spanish)
Resumen. Trece años de sondeos de ozono en la estación Antártica Belgrano II (78° S, 34.6° W) han sido analizados para establecer una climatología del ozono estratosférico y la temperatura sobre el área. La estación se encuentra dentro del vórtice polar durante el periodo de desarrollo del agotamiento químico del ozono. Los perfiles periódicos semanales proporcionan una base de datos adecuada para la caracterización estacional de la evolución del ozono estratosférico, especialmente valiosa durante el invierno, cuando no se dispone de satélites e instrumentos terrestres basados en la radiación solar. El trabajo se centra en la variabilidad de la tasa de pérdida de ozono (agosto-octubre) y su recuperación (noviembre-diciembre) en diferentes capas identificadas según la gravedad de la pérdida de ozono. La ventana de tiempo seleccionada para los cálculos cubre la fase de una reducción cuasi lineal del ozono, alrededor del día 220 (mediados de agosto) al día 273 (finales de septiembre). La disminución de la columna de ozono total sobre Belgrano durante la primavera depende en gran medida de las condiciones meteorológicas. Los mayores agotamientos (hasta un 59%) se alcanzan en los años más fríos, mientras que los inviernos cálidos muestran una pérdida de ozono significativamente menor (20%). Se ha encontrado que alrededor del 11% de la pérdida total de O3, en la capa donde se produce el máximo agotamiento, tiene lugar antes de que llegue la luz solar, como resultado del transporte a Belgrano de aire desde una latitud algo más baja, cerca del borde del vórtice polar, lo que proporciona evidencia de mezcla dentro del vórtice. La homogeneidad espacial del vórtice se ha examinado comparando los resultados de Belgrano con los obtenidos previamente para la estación del Polo Sur (SPS) para el mismo rango de altitud y durante 9 años de datos superpuestos. Los resultados muestran una tasa de pérdida de ozono más del 25% mayor en SPS que en Belgrano. El comportamiento puede explicarse teniendo en cuenta (i) el transporte a ambas estaciones de aire desde una latitud algo más baja, cerca del borde del vórtice polar, donde la luz solar reaparece antes, lo que resulta en un agotamiento más temprano del ozono, y (ii) las horas acumuladas de luz solar, que se vuelven mucho mayores en el Polo Sur después del equinoccio de primavera. De acuerdo con la variabilidad de la recuperación del agujero de ozono, se encontró una clara conexión entre el momento de la ruptura del vórtice y el contenido mensual de ozono. La concentración mínima de ozono de 57 DU en la capa de 12–24 km se mantuvo en noviembre, cuando el vórtice es más persistente, mientras que en los años en que el calentamiento estratosférico final tuvo lugar "muy temprano", el ozono integrado aumentó hasta 160–180 DU.Files
acp-14-217-2014.pdf.pdf
Files
(5.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:265b4c3f71664c9826abca41130fd0ae
|
5.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تقلب الأوزون في القطب الجنوبي داخل الدوامة القطبية المقدرة من قياسات البالون
- Translated title (French)
- Variabilité de l'ozone antarctique à l'intérieur du vortex polaire estimée à partir des mesures par ballon
- Translated title (Spanish)
- Variabilidad del ozono antártico dentro del vórtice polar estimada a partir de mediciones de globos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2000278192
- DOI
- 10.5194/acp-14-217-2014
References
- https://openalex.org/W1563173128
- https://openalex.org/W1582499184
- https://openalex.org/W1806024449
- https://openalex.org/W1869494468
- https://openalex.org/W1964345973
- https://openalex.org/W1964628857
- https://openalex.org/W1967383208
- https://openalex.org/W1967569606
- https://openalex.org/W1968238294
- https://openalex.org/W1968713604
- https://openalex.org/W1974251997
- https://openalex.org/W1977098488
- https://openalex.org/W1977986896
- https://openalex.org/W1979488822
- https://openalex.org/W1993185787
- https://openalex.org/W1994149669
- https://openalex.org/W1995821325
- https://openalex.org/W1996352083
- https://openalex.org/W1998507734
- https://openalex.org/W2000999944
- https://openalex.org/W2004760757
- https://openalex.org/W2008832785
- https://openalex.org/W2015175770
- https://openalex.org/W2017010789
- https://openalex.org/W2019667980
- https://openalex.org/W2023240785
- https://openalex.org/W2024276719
- https://openalex.org/W2024773162
- https://openalex.org/W2030092159
- https://openalex.org/W2031825481
- https://openalex.org/W2037636567
- https://openalex.org/W2039540109
- https://openalex.org/W2039998222
- https://openalex.org/W2041079728
- https://openalex.org/W2054690354
- https://openalex.org/W2055698954
- https://openalex.org/W2057195670
- https://openalex.org/W2059660618
- https://openalex.org/W2059733585
- https://openalex.org/W2065856729
- https://openalex.org/W2069290968
- https://openalex.org/W2070516580
- https://openalex.org/W2071014009
- https://openalex.org/W2075171308
- https://openalex.org/W2080192596
- https://openalex.org/W2083292835
- https://openalex.org/W2086793817
- https://openalex.org/W2096845762
- https://openalex.org/W2098405759
- https://openalex.org/W2099579888
- https://openalex.org/W2102476491
- https://openalex.org/W2103309551
- https://openalex.org/W2107189243
- https://openalex.org/W2118959195
- https://openalex.org/W2123348458
- https://openalex.org/W2127140559
- https://openalex.org/W2132410154
- https://openalex.org/W2135334119
- https://openalex.org/W2144079165
- https://openalex.org/W2144540364
- https://openalex.org/W2151571592
- https://openalex.org/W2153777064
- https://openalex.org/W2162785215
- https://openalex.org/W2167505811
- https://openalex.org/W2169928430
- https://openalex.org/W4234544344