Evaluation of ozone deposition models over a subalpine forest in Niwot Ridge, Colorado

In this study, we evaluated three conceptually similar ozone gas deposition models. These dry deposition models are frequently used with chemical transport models for calculations over large spatial domains. However, large scale applications of surface-atmosphere exchange of reactive gases require modeling results as accurate as possible to avoid nonlinear accumulation of errors in the spatially representative results. In this paper, model evaluation and comparison against measured data over a coniferous forest at Niwot Ridge AmeriFlux site (Colorado, USA) is carried out. At this site, no previous model calibration took place for any of the models, therefore, we can test and compare their performances under similar conditions as they would perform in a spatial application. Our results show systematic model errors in all the three cases, model performance varies with time of the day, and the errors show a pronounced seasonal pattern as well. The introduction of soil moisture content stress in the model improved model performance regarding the magnitude of fluxes, but the correlation between measured and modeled ozone deposition values remains low. Our results suggest that ozone dry deposition model results should be interpreted carefully in large scale applications, where the accuracy can vary with land cover sometimes are biased

Troposferisch Ozon Onderzoek: Meten en modelleren van foto-oxidantia in Europa

Het EUROTRAC-TOR programma is opgezet om chemische- en transportprocessen, die van belang zijn voor het optreden van foto-oxidantia in Europa te bestuderen. Kernvraag is: "welke rol spelen emissies in Europa en welke resultaten kunnen beleidsmatig maximaal behaald worden?". In het kader van TOR is een meetnet van kwalitatief hoogwaardige meetstations opgezet, enkele jaren intensief gemeten en heeft analyse van de metingen plaatsgevonden onder andere met behulp van modellen. Dit rapport geeft de technische en weten-schappelijke documentatie van het Nederlandse TOR station Kollumerwaard. Verder omvat het de documentatie van de TOR database, een evaluatie van de O3, NMVOC, CO, CO2, CH4 en PAN data, zowel van Kollumerwaard als van het internationale TOR netwerk, en een beschrijving van het O3-budget in Europa. Voor het laatste onderdeel zijn ook modellen toegepast.The Dutch activities contributing to the EUROTRAC-TOR programme were set up to study and quantify the underlying chemical and transport processes important to the occurrence of photochemical oxidants in Europe. The project involved establishing an advanced monitoring site at Kollumerwaard, monitoring for a number of years and evaluating the data, which included a modelling effort. This report contains the technical and scientific documentation of the observatory, a documentation of the TOR database, an evaluation of the O3, NMVOC, CO, CO2, CH4 and PAN data, both from Kollumerwaard and the international TOR network, and a description of the modelled European O3 budget.DGM/LE NO

Troposferisch Ozon Onderzoek: Meten en modelleren van foto-oxidantia in Europa

The Dutch activities contributing to the EUROTRAC-TOR programme were set up to study and quantify the underlying chemical and transport processes important to the occurrence of photochemical oxidants in Europe. The project involved establishing an advanced monitoring site at Kollumerwaard, monitoring for a number of years and evaluating the data, which included a modelling effort. This report contains the technical and scientific documentation of the observatory, a documentation of the TOR database, an evaluation of the O3, NMVOC, CO, CO2, CH4 and PAN data, both from Kollumerwaard and the international TOR network, and a description of the modelled European O3 budget.Het EUROTRAC-TOR programma is opgezet om chemische- en transportprocessen, die van belang zijn voor het optreden van foto-oxidantia in Europa te bestuderen. Kernvraag is: "welke rol spelen emissies in Europa en welke resultaten kunnen beleidsmatig maximaal behaald worden?". In het kader van TOR is een meetnet van kwalitatief hoogwaardige meetstations opgezet, enkele jaren intensief gemeten en heeft analyse van de metingen plaatsgevonden onder andere met behulp van modellen. Dit rapport geeft de technische en weten-schappelijke documentatie van het Nederlandse TOR station Kollumerwaard. Verder omvat het de documentatie van de TOR database, een evaluatie van de O3, NMVOC, CO, CO2, CH4 en PAN data, zowel van Kollumerwaard als van het internationale TOR netwerk, en een beschrijving van het O3-budget in Europa. Voor het laatste onderdeel zijn ook modellen toegepast

Calculation of growing-season averaged ozone concentrations ; Model concept and preliminary results

Groeiseizoengemiddelde ozonconcentraties op grondniveau in Nederland zijn berekend met behulp van een lange-afstand transportmodel. In de referentie-berekening zijn de gemodelleerde concentraties van Ox (som van No-2 en O-3) en O-3 in redelijke overeenstemming met de metingen. In een aantal gevoeligheidsberekeningen is de invloed van Europese antropogene emissies van stikstofoxiden (NOx) en vluchtige organische stoffen (VOS) onderzocht. De berekeningen wijzen erop dat de invloed van Europese emissies op de groeiseizoen overdaggemiddelde ozonconcentraties (mei t/m september, 10-17 uur) klein is. Voor reducties van enkele tientallen procenten blijkt een VOS-emissiereductie tot een sterkere verlaging van de ozonconcentraties te leiden dan een NOx-emissiereductie. Bij een sterke verlaging van emissies (ca. 70%) zijn VOS en NOx even effectief. De groeiseizoen overdaggemiddelde ozonconcentraties zullen in Nederland toenemen indien de NOx-emissie gereduceerd wordt (2.0 tot 7.7% toename bij een NOx-emissiereductie van 50%). Pas bij een 70% NOx-emissiereductie is in een omgeving met een relatief geringe NOx-emissiedichtheid een verlaging in ozonniveau te verwachten. Een vermindering van VOS-emissies leidt in alle gevallen tot een verlaging van ozonconcentraties (bij een VOS-emissiereductie van 40% neemt het ozonniveau af met 9%, bij 70% emissiereductie wordt een afname van 16% berekend). Bij een gelijktijdige vermindering van zowel VOS- als NOx-emissies met 30 tot 50% is een geringe afname in ozonconcentraties te verwachten.RIV

Evaluation of ozone deposition models over a subalpine forest in Niwot Ridge, Colorado

In this study, we evaluated three conceptually similar ozone gas deposition models. These dry deposition models are frequently used with chemical transport models for calculations over large spatial domains. However, large scale applications of surface-atmosphere exchange of reactive gases require modeling results as accurate as possible to avoid nonlinear accumulation of errors in the spatially representative results. In this paper, model evaluation and comparison against measured data over a coniferous forest at Niwot Ridge AmeriFlux site (Colorado, USA) is carried out. At this site, no previous model calibration took place for any of the models, therefore, we can test and compare their performances under similar conditions as they would perform in a spatial application. Our results show systematic model errors in all the three cases, model performance varies with time of the day, and the errors show a pronounced seasonal pattern as well. The introduction of soil moisture content stress in the model improved model performance regarding the magnitude of fluxes, but the correlation between measured and modeled ozone deposition values remains low. Our results suggest that ozone dry deposition model results should be interpreted carefully in large scale applications, where the accuracy can vary with land cover sometimes are biased

The added value of a proposed satellite imager for ground level Particulate matter analyses and forecasts

Monitoring aerosols over wide areas is important for the assessment of the population's exposure to health relevant particulate matter (PM). Satellite observations of aerosol optical depth (AOD) can contribute to the improvement of highly needed analyzed and forecasted distributions of PM when combined with a model and ground-based observations. In this paper, we evaluate the contribution of column AOD observations from a future imager on a geostationary satellite by performing an Observing System Simulation Experiment (OSSE). In the OSSE simulated imager, AOD observations and ground-based PM observations are assimilated in the chemistry transport model LOTOS-EUROS to assess the added value of the satellite observations relative to the value of ground-based observations. Results show that in highly polluted situations, the imager AOD observations improve analyzed and forecasted PM2.5 concentrations even in the vicinity of simultaneously incorporated ground-based PM observations. The added value of the proposed imager is small when considering monthly averaged PM distributions. This is attributed to relatively large errors in the imager AODs in case of background aerosol loads coupled to the fact that the imager AODs are column values and an indirect estimate of PM. In the future, model improvements and optimization of the assimilation system should be achieved for better handling of situations with aerosol plumes above the boundary layer and satellite observations containing aerosol profile information. With the suggested improvements, the developed OSSE will form a powerful tool for determining the added value of future missions and defining requirements for planned satellite observations