Ein theoretisches Modell für den Jahresgang der meridionalen Ozonverteilung in der Stratosphäre

Abstract

ZusammenfassungEs wird ein zweidimensionales, meridionales Ozon-Modell ffir die Stratosph/ire beschrieben, das den Jahresgang der Konzentrationen zwischen Sfidpol und Nordpol und zwischen 15 km un4 45 km H6he simuliert. In der photochemischen OzonProduktionsgleichung werden die wichfigsten Reaktionen des Wasserstoff-Sauerstoff-Systems nach Chapman-Hampson in Ansatz gebracbt. Ferner werden Transport-und Austauscbvorg/inge beriicksichtigt, wobei neuere Ergebnisse hinsichtlich der Zirkulation und der groBr~iumigen Turbulenz im Modell getestet werden.In den vier Mo4ell-Rechnungen, die in dieser Arbeit pr/isentiert werden, sind verschiedene Kombinationen der ffir den Ozonhaushalt relevanten atmosph~irischen Parameter verwendet worden. Im vierten dieser Experimente ist yon der Vorgabe des jahreszeitlichen Verlaufes der Temperatur, einem wesentlichen Parameter in den Sauerstoff-Reaktionen der Ozon-Photochemie, abgesehen worden. Der Jahresgang derTemperaturen, ebenso wie der der Ozon-Konzentrationen, wird bier vielmehr in einem kombinierten Ozon-Strahlungs-Modell berechnet. Auf die Theorie des kurzwelligen und langwelligen Strahlungsfiberganges in den Banden der Absorber H20, COs und 03 wird eingegangen.Die in den vier Experimenten naeh einer Integrationszeit yon einem Jahr fiir den Monat Mfirz berechneten Ozon-Konzentrationen werden diskutiert un4 gegenfibergesteltt. Sowohl die theoretiseh ermittelten Ozon-Konzentrationen als auch die theoretisch gefundenen und mit ersteren konsistenten meridionalen TemperaturVerteilungen werden mit Mei~ergebnissen verglichen. R. GEBHART Summary A Theoretical Model for the Seasonal Variations of the Meridional Distribution of Stratospheric OzoneA two-dimensional meridional ozone-model is presented that simulates the seasonal variation of the ozone concentrations between 15 km and 45 km altituc~e and frmn pole to pole. The Chapman-Hampson approximation to the "wet" photochemical reactions of the oxygen-hydrogen-system is used in the ozone production equation. Adveetive and turbulent effects are also taken into account. Recent findings on the stratospheric circulation pattern as well as on the large scale eddy diffusion are tested in the model.The results of four mod~el-calculations are described which have been obtained from various combinations of the relevant atmospheric ozone parameters. The seasonal variation of the stratospheric temperature, an essential parameter in the "dry" photochemical reactions, is not taken from observations in one of these experiments; it is, in this case, rather calculated along with the ozone variations in a joint radiation-ozone-photochemistry-modeh The application of the theory of radiative transfer to the evaluation of the shortwave and longwave heating-rates in the bands of H~O, CO2 and 03 is briefly discussed.The time-dependent ozone-model has been integrate~ over a period of one year in all experiments. Results for the month of March are presented and compared with observed ozone and temperature distributions.

The Interaction of Ozone Photochemistry and Dynamics in the Stratosphere. A Three-dimensional Atmospheric Model

“…tive importance of [2] and [3] can be determined The first direct attempt at combining photo-froin the time scales associated with each of the chemical processes with atmospheric transport to processes : that is, the exchange time for atmoreproduce the observed ozone distribution was spheric transport and the photochemical remade by Prabhakara (ll), who assumed equili-laxation time T,, I n the troposphere, the photobrium ''pure oxygen" ~h o t o c h e~~s t r~ in a two-chemical relaxation time for ozone is long corndimensional time dependent model with param-pared to the exchange time for atmospheric transeterized mean and eddy motions. Subsequent port; this implies that the ozone distribution is two-dimensional studies by Gebhart ( 12,13) in-primarily controlled by transport processes. I n valved non-equilibriuln "oxygen" alld ''oxygen-the upper stratosphere (above about 35 km) T,, hydrogen" photochemistry.…”