A new tool for the Lagrangian diagnosis of stratosphere-troposphere exchange (STE) was developed for Environment Canada and became operational in July 2010, providing unique, high-resolution daily forecasts of STE over the globe. This thesis offers a comprehensive validation of these STE forecasts in the context of an ozonesonde balloon campaign conducted at three locations in Eastern Canada from 12 July to 4 August 2010. The STE forecasts are calculated using a Lagrangian kinematic trajectory methodology based on the high-resolution global GEM model forecasts at Environment Canada. Both observations and the STE forecasts during this period showed much larger frequency of stratospheric air intrusions deep into the troposphere at all locations compared to past studies. The STE dataset compares reasonably well with the observations above 500 hPa, yet is found to underestimate the frequency of events reaching below 700 hPa level. Sources of error can possibly be introduced by (1) errors in the 6-day global GEM forecasts, (2) errors in the identification of air with stratospheric origin in observations, and/or (3) the lack of convective and turbulent mixing representation in the trajectory model. Despite these large sources of errors, the STE forecasts turn out to be one of the best datasets available for the STE studies, being useful to estimate the currently controversial STE contribution to the tropospheric ozone budget in the free troposphere as well as in the boundary layer. / Un nouvel outil de diagnostic d'échange stratosphère-troposphère (STE) a été développé pour Environment Canada et est devenu opérationnel en Juillet 2010, fournissant des prévisions quotidiennes de haute résolution à l'échelle globale. Cette thèse offre une validation complète des prévisions STE dans le contexte d'une campagne de ballons-sondes mesurant l'ozone, conduite à trois localisations dans l'Est du Canada du 12 Juillet au 4 Août 2010. Les prévisions STE sont calculées avec une méthode cinématique de trajectoires Lagrangiennes basée sur la sortie du modèle global à haute résolution GEM d'Environment Canada. Les observations et résultats du modèle montrent une fréquence d'intrusions profondes d'air stratosphérique bien plus grande que dans les études précédentes. Les données STE correspondent relativement bien aux observations au dessus de 500 hPa, mais elles sous-estiment la fréquence des évènements attaignant 700 hPa. Les sources d'erreurs sont possiblement: (1) des erreurs dans la prévision de GEM, (2) des erreurs dans l'identification de parcelle d'air d'origine stratosphérique et/ou (3) le manque de convection et de turbulence dans le modèle de trajectoire. Malgré ces sources d'erreurs, les données d'intrusions s'avèrent être une des meilleures sources disponible pour, entre autres, estimer la présente et controversée contribution stratosphérique au budget total d'ozone de la troposphère.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.106407 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Yamamoto, Ayako |
| Contributors | Michel Bourqui (Internal/Supervisor), Seok-Woo Son (Internal/Cosupervisor2) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Atmospheric and Oceanic Sciences) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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