Seminaire A. Gaudel: Tropospheric Ozone Assessment Report

Tropospheric Ozone Assessment Report: Present-day distribution and trends of tropospheric ozone relevant to climate and global atmospheric chemistry model evaluation

*Abstract*. Tropospheric ozone is a greenhouse gas and pollutant detrimental to human health and crop and ecosystem productivity. Since 1990 a large portion of the anthropogenic emissions that react in the atmosphere to produce ozone have shifted from North America and Europe to Asia. This rapid shift, coupled with limited ozone monitoring in developing nations, has left scientists unable to answer the most basic questions:  Is ozone continuing to decline in nations with strong emission controls? To what extent is ozone increasing in the developing world? In response to these questions, this seminar will show results from the /Tropospheric Ozone Assessment Report (TOAR)/, an activity of the International Global Atmospheric Chemistry Project (IGAC), focusing on the present-day distribution and trends of tropospheric ozone relevant to climate and global atmospheric chemistry model evaluation. Utilizing the TOAR database, which hosts the world’s largest collection of global surface ozone metrics, several figures present the global distribution and trends of daytime average ozone at all available non-urban monitoring sites, highlighting the regions and seasons of the world with the greatest ozone mole fractions (nmol mol^-1 ). Similarly, ozonesonde and commercial aircraft observations reveal the global distribution of ozone throughout the depth of the free troposphere. Long term surface ozone observations are limited in their global spatial coverage, but observations at remote locations indicate that ozone in the 21^st century is greater than it was in the 1970s and 1980s. While some remote sites and many sites in the heavily polluted regions of East Asia show ozone increases since 2000, many others show decreases and there is no clear global pattern for surface ozone changes since 2000. Two new satellite products provide detailed views of ozone in the lower troposphere across East Asia and Europe, revealing the full spatial extent of the spring and summer ozone enhancements across eastern China that cannot be assessed from limited surface observations. Sufficient data are now available (ozonesondes, satellite, aircraft) across the tropical region from South America eastwards to the western Pacific Ocean, to indicate a likely tropospheric column ozone increase since the 1990s. The mean tropospheric ozone burden (TOB) from five satellite products for the recent period of 2014-2016 is 296 Tg ± 4%. While this agreement is excellent, the products differ in their quantification of TOB trends and further work is required to reconcile the differences. 
*Résumé.* L’ozone troposphérique est un gas à effet de serre et un polluant dangereux pour la santé humaine et la végétation. Depuis 1990, une grande partie des émissions anthropiques qui induisent la production d’ozone troposphérique se décale depuis l’Amérique du Nord et l’Europe vers l’Asie. Ce décalage géographique rapide, couplé d’un manque de mesures d’ozone dans les pays en développement, conduit les scientifiques à se poser les questions les plus fondamentales telles que : Est ce que l’ozone continue à diminuer dans les pays pour lesquels un control des émissions est appliqué ? A combien peut être évaluée l’augmentation d’ozone dans les pays en développement ? Ce séminaire a pour but de répondre à ces questions en présentant les résultats du rapport d’évaluation sur l’ozone troposphérique (/Tropospheric Ozone Assessment Report, TOAR/), une activité du projet international sur la chimie atmosphérique globale (International Global Atmospheric Chemistry, IGAC), en se focalisant sur l’étude de la distribution de l’ozone troposphérique ces cinq dernières années et les tendances à long terme, pertinente pour l’étude du climat et pour l’évaluation des modèles globaux de chimie atmosphérique. En utilisant la base de données TOAR qui est la plus grande mine d’information sur les sites de surface d’ozone au monde, plusieurs figures présentent la distribution et les tendances des moyennes journalières (8h-20h) sur tous les sites de mesure non-urbain disponibles à ce jour, montrant les régions et les saisons pour lesquelles la fraction molaire d’ozone (nmol mol^-1 ) est la plus élevée. De la même façon, les observations par les sondes ozone et les avions commerciaux permettent d’avoir une vue globale de la distribution de l’ozone dans la troposphère libre. Les observations à long terme de l’ozone de surface sont limitées en terme de couverture géographique mais les observations sur les sites loin des émissions locales indiquent que le niveau d’ozone au 21^e siècle est plus élevé que dans les années 70 et 80. Une claire augmentation d’ozone depuis 2000 apparait pour quelques sites loin de la pollution locale et pour un grand nombre de sites très pollués en Asie de l’Est. Cependant, pour beaucoup d’autres sites, soit une décroissance d’ozone est observée, soit il n’y a pas de signal clair dans l’évolution de la composition en ozone depuis 2000. Deux nouveaux produits satellites permettent de donner une information sur la composition en ozone dans la basse troposphère au dessus de l’Asie de l’Est et l’Europe, dévoilant les maxima d’ozone au printemps et en été pour la totalité de la région de l’Est de la Chine, ce que les données de surface trop peu nombreuses ne peuvent montrer. Il y a maintenant suffisamment de données (sondes ozone, satellite, avions) à travers la région tropicale depuis l’Amérique du sud jusqu’à l’ouest de l’Ocean Pacifique, qui montrent une augmentation de la colonne troposphérique d’ozone depuis les années 90. La charge d’ozone troposphérique calculée à partir de cinq produits satellite pour la periode récente 2014-2016 est de 296 Tg ± 4%. Bien que cet accord entre les produits satellite soit excellent, ces produits diffèrent dans l’évaluation des tendances d’ozone. Comprendre et réduire ces différences entre les produits feront l’objet de futures travaux dans le cadre de TOAR.