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Sampling biases and their reduction in long-term time series of stratospheric ozone

English title Sampling biases and their reduction in long-term time series of stratospheric ozone
Applicant Hocke Klemens
Number 165516
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Institut für angewandte Physik Universität Bern
Institution of higher education University of Berne - BE
Main discipline Climatology. Atmospherical Chemistry, Aeronomy
Start/End 01.11.2016 - 31.10.2020
Approved amount 232'009.00
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Keywords (9)

atmospheric-composition-change; stratospheric-ozone; trend-estimation; sampling bias; MACC-reanalysis; sampling-bias; remote-sensing; diurnal-cycle; SBUV-NOAA

Lay Summary (German)

Lead
Die Ozonschicht schützt das Leben auf der Erde vor der Ultraviolettstrahlung der Sonne. Nach einer besorgniserregenden Phase der Schwächung der Ozonschicht durch anthropogene Emissionen von Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), befindet sich die Ozonschicht nun in einer Phase der langsamen Erholung. Das Projekt möchte den schwachen positiven Trend der Ozonschicht seit 1997 genauer bestimmen. Dazu wird der systematische Fehler bestimmt und korrigiert, der durch einen nicht aufgelösten Ozontagesgang in den Beobachtungsdaten verursacht wird
Lay summary

Das Montreal Protokoll hat einen weltweiten Bann der Emissionen von FCKW seit 1989 verhängt. Die FCKW-Emissionen führten zum Abbau von Ozon in der Stratosphäre. Am deutlichsten zeigte sich der Ozonabbau im wachsenden Ozonloch im Spätwinter über der Antarktis. Eine langsame Erholung der Ozonschicht wird seit 1997 beobachtet, und der relative Ozontrend beträgt ungefähr 3% pro Dekade. Das Projekt möchte systematische Fehler in der Trendanalyse der Ozonschicht reduzieren. Bisher wurde der Einfluss des Ozontagesgangs auf den Ozontrend vernachlässigt. Der Tagesgang wird von Satelliten nur unvollkommen aufgelöst, da die Satellitenorbits nur langsam in der lokalen Zeit driften.  Ferner messen wichtige Fernerkundungsinstrumente, wie z.B. Brewer-Dobson Spektrometer, nur bei Tageslicht. Die Strategie des Projekts ist, den Ozontagesgang von Klima-Chemie-Modellanalysen zu überprüfen und zu nutzen. Die Überprüfung wird anhand von Beobachtungsdaten von Ozonmikrowellenradiometern geschehen, da diese Instrumente den Ozontagesgang auflösen können. Die überprüften Modelldaten werden  anschliessend zur Korrektur der satellitengestützen Datenreihen verwendet, so dass eine genauere Trendanalyse der Ozonschicht ermöglicht wird. Das Projekt wird ferner die systematischen Fehler durch nicht-aufgelöste Tagesgänge in Satelliten- und Bodenstationsdaten quantifizieren.

Direct link to Lay Summary Last update: 07.09.2016

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
134613 Detection and Interpretation of Atmospheric Motions (DIAMO) 01.08.2011 Project funding (Div. I-III)
146388 KAP-MIRA: Key Atmospheric Parameters by Microwave Radiometry 01.04.2013 Project funding (Div. I-III)

Abstract

The reliable detection of atmospheric composition change is a research challenge to atmospheric remote sensing, retrieval techniques and trend estimation methods. The NF project will investigate the influence of sampling biases on the trend estimation of stratospheric ozone. Sampling biases can be divided into spatio-temporal undersampling biases and instrumental biases (e.g., clear sky bias). These sampling biases will be analysed on the basis of 1) ground station remote sensing data of stratospheric ozone, 2) satellite data of stratospheric ozone, and 3) simulation data of virtual satellites and satellite configurations.
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