Published July 24, 2019
| Version v1
Publication
Open
Analysis of a southern sub-polar short-term ozone variation event using a millimetre-wave radiometer
Creators
- 1. Instituto Franco-Argentino sobre Estudios de Clima y sus Impactos
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. Institute of Scientific and Technical Research for Defense
- 4. National Technological University
- 5. Nagoya University
- 6. Laboratoire de l'Atmosphère et des Cyclones
- 7. Météo-France
- 8. University of KwaZulu-Natal
- 9. Institut Pierre-Simon Laplace
- 10. Laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales
- 11. Centre National de la Recherche Scientifique
- 12. National Institute for Environmental Studies
Description
Abstract. Subpolar regions in the Southern Hemisphere are influenced by the Antarctic polar vortex during austral spring, which induces high and short-term ozone variability at different altitudes, mainly into the stratosphere. This variation may affect considerably the total ozone column changing the harmful UV radiation that reaches the surface. With the aim of studying ozone with a high time resolution at different altitudes in subpolar regions, a millimetre-wave radiometer (MWR) was installed at the Observatorio Atmosférico de la Patagonia Austral (OAPA), Río Gallegos, Argentina (51.6∘ S, 69.3∘ W), in 2011. This instrument provides ozone profiles with a time resolution of ∼1 h, which enables studies of short-term ozone mixing ratio variability from 25 to ∼70 km in altitude. This work presents the MWR ozone observations between October 2014 and 2015, focusing on an atypical event of the polar vortex and Antarctic ozone hole influence over Río Gallegos detected from the MWR measurements at 27 and 37 km during November of 2014. During the event, the MWR observations at both altitudes show a decrease in ozone followed by a local peak of ozone amount of the order of hours. This local recovery is observed thanks to the high time resolution of the MWR mentioned. The advected potential vorticity (APV) calculated from the MIMOSA high-resolution advection model (Modélisation Isentrope du transport Méso-échelle de l'Ozone Stratosphérique par Advection) was also analysed at two isentropic levels (levels of constant potential temperature) of 675 and 950 K (∼27 and ∼37 km of altitude, respectively) to understand and explain the dynamics at both altitudes and correlate the ozone rapid recovery with the passage of a tongue with low PV values over Río Gallegos. In addition, the MWR dataset was compared for the first time with measurements obtained from the Microwave Limb Sounder (MLS) at individual altitude levels (27, 37 and 65 km) and with the differential absorption lidar (DIAL) installed in the OAPA to analyse the correspondence between the MWR and independent instruments. The MWR–MLS comparison presents a reasonable correlation with mean bias errors of +5 %, −11 % and −7 % at 27, 37 and 65 km, respectively. The MWR–DIAL comparison at 27 km also presents good agreement, with a mean bias error of −1 %.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلاصة: تتأثر المناطق تحت القطبية في نصف الكرة الجنوبي بدوامة القطب الجنوبي خلال الربيع الجنوبي، مما يؤدي إلى تقلب الأوزون العالي والقصير الأجل على ارتفاعات مختلفة، لا سيما في طبقة الستراتوسفير. قد يؤثر هذا الاختلاف بشكل كبير على عمود الأوزون الكلي الذي يغير الأشعة فوق البنفسجية الضارة التي تصل إلى السطح. بهدف دراسة الأوزون بدقة عالية على ارتفاعات مختلفة في المناطق تحت القطبية، تم تركيب مقياس إشعاع الموجة المليمترية (MWR) في مرصد Atmosférico de la Patagonia Austral (OAPA)، ريو غاليغوس، الأرجنتين (51.6درجة مئوية، 69.3درجة غربًا)، في عام 2011. توفر هذه الأداة ملفات تعريف الأوزون بدقة زمنية تبلغ 1 ساعة، مما يتيح إجراء دراسات حول تقلب نسبة خلط الأوزون على المدى القصير من 25 إلى 70 كم في الارتفاع. يقدم هذا العمل ملاحظات الأوزون MWR بين أكتوبر 2014 و 2015، مع التركيز على حدث غير نمطي للدوامة القطبية وتأثير ثقب الأوزون في أنتاركتيكا على ريو غاليغوس الذي تم اكتشافه من قياسات MWR عند 27 و 37 كم خلال نوفمبر 2014. خلال الحدث، تُظهر ملاحظات MWR على كلا الارتفاعين انخفاضًا في الأوزون متبوعًا بذروة محلية لكمية الأوزون بترتيب الساعات. ويلاحظ هذا الانتعاش المحلي بفضل الوقت الطويل الذي قضته وزارة الموارد المائية المذكورة. تم أيضًا تحليل الدوامة المحتملة المؤكدة (APV) المحسوبة من نموذج التأرجح عالي الدقة الميموزا (Modélisation Isentrope du transport Méso - échelle de l 'Ozone Stratosphérique par Advection) عند مستويين متساويين (مستويات درجة الحرارة المحتملة الثابتة) 675 و 950 كلفن (27 و 37 كم على التوالي) لفهم وشرح الديناميكيات على كلا الارتفاعين وربط الانتعاش السريع للأوزون بمرور لسان ذي قيم كهروضوئية منخفضة فوق ريو جاليجوس. بالإضافة إلى ذلك، تمت مقارنة مجموعة بيانات MWR لأول مرة مع القياسات التي تم الحصول عليها من مسبار أطراف الموجات الدقيقة (MLS) على مستويات الارتفاع الفردية (27 و 37 و 65 كم) ومع ليدار الامتصاص التفاضلي (DIAL) المثبت في OAPA لتحليل المراسلات بين MWR والأدوات المستقلة. تقدم مقارنة MWR - MLS ارتباطًا معقولًا مع متوسط أخطاء التحيز بنسبة +5 ٪ و -11 ٪ و -7 ٪ عند 27 و 37 و 65 كم على التوالي. كما تقدم مقارنة MWR - DIAL عند 27 كم توافقًا جيدًا، مع متوسط خطأ تحيز قدره -1 ٪.Translated Description (French)
Résumé. Les régions subpolaires de l'hémisphère sud sont influencées par le vortex polaire antarctique au printemps austral, ce qui induit une variabilité élevée et à court terme de l'ozone à différentes altitudes, principalement dans la stratosphère. Cette variation peut affecter considérablement la colonne d'ozone totale en modifiant le rayonnement UV nocif qui atteint la surface. Dans le but d'étudier l'ozone avec une résolution temporelle élevée à différentes altitudes dans les régions subpolaires, un radiomètre à ondes millimétriques (MWR) a été installé à l'Observatorio Atmosférico de la Patagonia Austral (OAPA), Río Gallegos, Argentine (51,6∘ S, 69,3∘ W), en 2011. Cet instrument fournit des profils d'ozone avec une résolution temporelle d'environ1 h, ce qui permet d'étudier la variabilité à court terme du rapport de mélange de l'ozone de 25 à environ70 km d'altitude. Ce travail présente les observations d'ozone du MWR entre octobre 2014 et 2015, en se concentrant sur un événement atypique du vortex polaire et de l'influence du trou d'ozone antarctique sur le Río Gallegos détecté à partir des mesures du MWR à 27 et 37 km en novembre 2014. Au cours de l'événement, les observations du MWR aux deux altitudes montrent une diminution de l'ozone suivie d'un pic local de quantité d'ozone de l'ordre de quelques heures. Cette récupération locale est observée grâce à la résolution temporelle élevée du MWR mentionné. La vorticité potentielle advectée (APV) calculée à partir du modèle d'advection à haute résolution du MIMOSA (Modélisation Isentrope du transport Méso-échelle de l'ozone Stratosphérique par Advection) a également été analysée à deux niveaux isentropiques (niveaux de température potentielle constante) de 675 et 950 K (∼27 et ∼37 km d'altitude, respectivement) pour comprendre et expliquer la dynamique aux deux altitudes et corréler la récupération rapide de l'ozone avec le passage d'une langue avec de faibles valeurs de PV sur Río Gallegos. En outre, l'ensemble de données MWR a été comparé pour la première fois avec des mesures obtenues à partir du Microwave Limb Sounder (MLS) à des niveaux d'altitude individuels (27, 37 et 65 km) et avec le lidar à absorption différentielle (DIAL) installé dans l'OAPA pour analyser la correspondance entre le MWR et les instruments indépendants. La comparaison MWR-MLS présente une corrélation raisonnable avec des erreurs biaisées moyennes de +5 %, −11 % et −7 % à 27, 37 et 65 km, respectivement. La comparaison MWR-DIAL à 27 km présente également un bon accord, avec une erreur de biais moyenne de -1 %.Translated Description (Spanish)
Resumen. Las regiones subpolares en el hemisferio sur están influenciadas por el vórtice polar antártico durante la primavera austral, lo que induce una variabilidad del ozono alta y a corto plazo a diferentes altitudes, principalmente en la estratosfera. Esta variación puede afectar considerablemente a la columna de ozono total cambiando la radiación UV nociva que llega a la superficie. Con el objetivo de estudiar el ozono con una alta resolución temporal a diferentes altitudes en regiones subpolares, se instaló un radiómetro de ondas milimétricas (MWR) en el Observatorio Atmosférico de la Patagonia Austral (OAPA), Río Gallegos, Argentina (51.6° S, 69.3° W), en 2011. Este instrumento proporciona perfiles de ozono con una resolución de tiempo de ∼1 h, lo que permite estudios de variabilidad de la relación de mezcla de ozono a corto plazo de 25 a ∼70 km de altitud. Este trabajo presenta las observaciones de ozono MWR entre octubre de 2014 y 2015, centrándose en un evento atípico del vórtice polar y la influencia del agujero de ozono antártico sobre Río Gallegos detectado a partir de las mediciones de MWR a 27 y 37 km durante noviembre de 2014. Durante el evento, las observaciones de MWR en ambas altitudes muestran una disminución en el ozono seguida de un pico local de cantidad de ozono del orden de horas. Esta recuperación local se observa gracias a la alta resolución temporal del MWR mencionado. La vorticidad potencial advectada (APV) calculada a partir del modelo de advección de alta resolución MIMOSA (Modélisation Isentrope du transport Méso-échelle de l 'Ozone Stratosphérique par Advection) también se analizó en dos niveles isentrópicos (niveles de temperatura potencial constante) de 675 y 950 K (~27 y ~37 km de altitud, respectivamente) para comprender y explicar la dinámica en ambas altitudes y correlacionar la recuperación rápida del ozono con el paso de una lengua con bajos valores de PV sobre Río Gallegos. Además, el conjunto de datos de MWR se comparó por primera vez con las mediciones obtenidas de la Sonda de Extremidades de Microondas (MLS) a niveles de altitud individuales (27, 37 y 65 km) y con el lidar de absorción diferencial (DIAL) instalado en el OAPA para analizar la correspondencia entre el MWR y los instrumentos independientes. La comparación MWR-MLS presenta una correlación razonable con errores de sesgo medios de +5 %, -11 % y -7 % a 27, 37 y 65 km, respectivamente. La comparación MWR-DIAL a 27 km también presenta buena concordancia, con un error de sesgo medio de -1 %.Files
angeo-37-613-2019.pdf.pdf
Files
(4.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:3c55e91c97b86ffcdcbc33cd8f79a2d2
|
4.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحليل حدث تباين الأوزون قصير المدى تحت القطبية الجنوبية باستخدام مقياس إشعاع الموجة الملليمترية
- Translated title (French)
- Analyse d'un événement de variation d'ozone à court terme sous-polaire sud à l'aide d'un radiomètre à ondes millimétriques
- Translated title (Spanish)
- Análisis de un evento de variación de ozono a corto plazo subpolar del sur utilizando un radiómetro de onda milimétrica
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2962961318
- DOI
- 10.5194/angeo-37-613-2019
References
- https://openalex.org/W1722291817
- https://openalex.org/W1968641638
- https://openalex.org/W1971190430
- https://openalex.org/W1972643189
- https://openalex.org/W1974923427
- https://openalex.org/W1978689515
- https://openalex.org/W1979242650
- https://openalex.org/W1981810010
- https://openalex.org/W1983667328
- https://openalex.org/W1984564165
- https://openalex.org/W1985985667
- https://openalex.org/W1996500857
- https://openalex.org/W2008245605
- https://openalex.org/W2012973706
- https://openalex.org/W2023276387
- https://openalex.org/W2030604795
- https://openalex.org/W2045064164
- https://openalex.org/W2046060935
- https://openalex.org/W2049149533
- https://openalex.org/W2055698954
- https://openalex.org/W2061917271
- https://openalex.org/W2066709040
- https://openalex.org/W2079944395
- https://openalex.org/W2081750053
- https://openalex.org/W2084082756
- https://openalex.org/W2085988986
- https://openalex.org/W2086953156
- https://openalex.org/W2095298358
- https://openalex.org/W2095411566
- https://openalex.org/W2095897212
- https://openalex.org/W2099579888
- https://openalex.org/W2104718076
- https://openalex.org/W2106604511
- https://openalex.org/W2106934971
- https://openalex.org/W2107937437
- https://openalex.org/W2115018443
- https://openalex.org/W2116334968
- https://openalex.org/W2121243291
- https://openalex.org/W2122629187
- https://openalex.org/W2136553313
- https://openalex.org/W2151864316
- https://openalex.org/W2157975556
- https://openalex.org/W2163857426
- https://openalex.org/W2167374504
- https://openalex.org/W2168532707
- https://openalex.org/W2288275732
- https://openalex.org/W2322730401
- https://openalex.org/W2468673805
- https://openalex.org/W2599243809
- https://openalex.org/W2611933393
- https://openalex.org/W2621982623
- https://openalex.org/W2747513853
- https://openalex.org/W2754901818
- https://openalex.org/W277323926
- https://openalex.org/W2776867026
- https://openalex.org/W2786941826
- https://openalex.org/W2791653743
- https://openalex.org/W2792975788
- https://openalex.org/W4240733927