A stratospheric NO₂ climatology from Odin/OSIRIS limb-scatter measurements

摘要

A climatology of stratospheric nitrogen dioxide (NO₂), in terms of mean and standard deviation, as a function of latitude (5° bins); altitude (10-46 km in 2 km bins); local solar time (24 h); and month is constructed based on the Odin/OSIRIS limb-scattering data from 2002-2005. The measured profiles, given at specific local solar times, are scaled to all 24 h using a photochemical box model. The Odin orbit gives near global coverage around the equinoxes and hemispheric coverage elsewhere, due to lack of sunlight. The mean NO₂ field at a specific local solar time involves high concentrations in the polar summer, peaking at around 25 km, with a negative equatorward gradient. Distinct high levels between 40-50° latitude at 30 km in the winter/spring hemisphere are also found, associated with the so-called {Noxon-cliff}. The diurnal cycle reveals the lowest NO₂ concentrations just after sunrise and steep gradients at twilight. The 1σ standard deviation is generally quite low, around 20%, except for winter and spring high latitudes, where values are well above 50% and stretch through the entire stratosphere, a phenomenon probably related to the polar vortex. It is also found that NO₂ concentrations are log-normally distributed. Comparisons to a climatology based on data from a (REPROBUS) chemical transport model for the same time period reveal relative differences below 20% in general, which is comparable to the estimated OSIRIS systematic uncertainty. Clear exceptions are the polar regions in winter/spring throughout the atmosphere and equatorial regions below 25 km, where OSIRIS is relatively higher by 40% and more. These discrepancies are most likely attributable to limitations of the model, but this has to be investigated further. PACS Nos.: 92.60.hd, 95.75.Rs, 95.55.Fw, 95.40.+sOn construit une climatologie de l'espèce chimique NO₂, en termes de moyenne et d'écart-type, en fonction de la latitude (par intervalles de 5°), de l'altitude (10-46 km par intervalles de 2 km), de l'heure locale solaire (24 h) et du mois à partir des données au limbe de Odin/OSIRIS sur la période 2002-2005. Les profils mesurés, fournis à des heures locales spécifiques, sont recalés à toutes les 24 h en utilisant un modèle photochimique de boite. L'orbite de Odin permet une couverture quasi-globale autour des équinoxes et une couverture hémisphérique dans les autres cas en raison du manque de lumière solaire. Les champs moyens de NO₂ à des heures locales spécifiques montrent des fortes concentrations lors de l'été polaire, avec un maximum autour de 25 km, avec un gradient négatif en direction de l'équateur. Des valeurs élevées distinctes sont observées à 30 km entre 40° et 50° dans l'hémisphère d'hiver/printemps et sont associées avec ce que l'on appelle le Noxon-cliff. Le cycle diurne de NO₂ présente des concentrations plus faibles juste après le lever du soleil et des gradients prononcés au lever et au coucher du soleil. L'écart-type à 1σ est en général plutôt faible, autour de 20%, excepté pour les hautes latitudes au printemps et en hiver où les valeurs sont bien au dessus de 50% et s'étirent sur toute la stratosphère, un phénomène probablement lié au vortex polaire. On trouve aussi que les concentrations en NO₂ sont distribuées selon une loi log-normale. Les comparaisons à une climatologie basée sur des données de Modèle de Chimie Transport REPROBUS pour la même période présentent des différences relatives généralement en dessous de 20%, ce qui est comparable à l'incertitude systématique estimée pour OSIRIS. Les exceptions concernent clairement les régions polaires en hiver/printemps sur toute l'atmosphère et les régions équatoriales en dessous de 25 km, où les quantités mesurées par OSIRIS sont plus élevées de 40% et plus. Ces désaccords sont très probablement attribuables aux limites du modèle, mais cela nécessite des études supplémentaires.[Traduit par la rédaction]