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Intercomparison of radiative forcing calculations of stratospheric water vapour and contrails

Myhre, Gunnar; Kvalevåg, Maria; Rädel, Gaby; Cook, Jolene; Shine, Keith P.; Clark, Hannah; Karcher, Fernand; Markowicz, Krzysztof; Kardas, Aleksandra; Wolkenberg, Paulina; Balkanski, Yves; Ponater, Michael; Forster, Piers; Rap, Alexandrude; Leon, Ruben; Rodriguez,

Meteorologische Zeitschrift Vol. 18 No. 6 (2009), p. 585 - 596

published: Dec 1, 2009

DOI: 10.1127/0941-2948/2009/0411

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Abstract

Seven groups have participated in an intercomparison study of calculations of radiative forcing (RF) due to stratospheric water vapour (SWV) and contrails. A combination of detailed radiative transfer schemes and codes for global-scale calculations have been used, as well as a combination of idealized simulations and more realistic global-scale changes in stratospheric water vapour and contrails. Detailed line-by-line codes agree within about 15 % for longwave (LW) and shortwave (SW) RF, except in one case where the difference is 30 %. Since the LW and SW RF due to contrails and SWV changes are of opposite sign, the differences between the models seen in the individual LW and SW components can be either compensated or strengthened in the net RF, and thus in relative terms uncertainties are much larger for the net RF. Some of the models used for global-scale simulations of changes in SWV and contrails differ substantially in RF from the more detailed radiative transfer schemes. For the global-scale calculations we use a method of weighting the results to calculate a best estimate based on their performance compared to the more detailed radiative transfer schemes in the idealized simulations.

Kurzfassung

Sieben Forschungsgruppen haben an einem Ergebnisvergleich hinsichtlich des Strahlungsantriebes von Kondensstreifen und stratosphärischem Wasserdampf teilgenommen. Dies umfasst einen Vergleich sowohl von aufwändigen Strahlungsübertragungsmodellen mit Parametrisierungsschemata aus globalen Klimamodellen als auch einen Vergleich von idealisierten und realistischen Mustern von Kondensstreifen und stratosphärischem Wasserdampf. Aufwändige Linienmodelle weichen für den langwelligen (LW) und kurzwelligen (SW) Strahlungsantrieb um etwa 15 % voneinander ab, in einem Fall beträgt die Abweichung 30 %. Da die LW und SW Komponenten sowohl für Kondensstreifen als auch für stratosphärischen Wasserdampf ein unterschiedliches Vorzeichen haben, können sich die Differenzen in den Komponenten bzgl. des Netto-Strahlungsantriebes kompensieren und verstärken. Daher sind relativ gesehen die Modellunsicherheiten beim Netto-Strahlungsantrieb am größten. Einige der Modelle, die in globalen Klimasimulationen zur Anwendung kommen, weichen für die Strahlungsantriebe von Kondensstreifen und Änderungen des stratosphärischen Wasserdampfes deutlich von den Ergebnissen aufwändigerer Strahlungsmodelle ab. Um eine beste Abschätzung für die Berechnungen des globalen Strahlungsantriebes geben zu können, wichten wir die Ergebnisse der einzelnen Modelle unter Berücksichtigung der Abweichungen, die in den idealisierten Vergleichsrechnungen im Vergleich zu den Ergebnisse der detailliertesten Modelle festgestellt wurden.