This paper documents a global Bayesian variational inversion of CO 2 surface fluxes during the period 1988–2008. Weekly fluxes are estimated on a 3.75° × 2.5° (longitude‐latitude) grid throughout the 21 years. The assimilated observations include 128 station records from three large data sets of surface CO 2 mixing ratio measurements. A Monte Carlo approach rigorously quantifies the theoretical uncertainty of the inverted fluxes at various space and time scales, which is particularly important for proper interpretation of the inverted fluxes. Fluxes are evaluated indirectly against two independent CO 2 vertical profile data sets constructed from aircraft measurements in the boundary layer and in the free troposphere. The skill of the inversion is evaluated by the improvement brought over a simple benchmark flux estimation based on the observed atmospheric growth rate. Our error analysis indicates that the carbon budget from the inversion should be more accurate than the a priori carbon budget by 20% to 60% for terrestrial fluxes aggregated at the scale of subcontinental regions in the Northern Hemisphere and over a year, but the inversion cannot clearly distinguish between the regional carbon budgets within a continent. On the basis of the independent observations, the inversion is seen to improve the fluxes compared to the benchmark: the atmospheric simulation of CO 2 with the Bayesian inversion method is better by about 1 ppm than the benchmark in the free troposphere, despite possible systematic transport errors. The inversion achieves this improvement by changing the regional fluxes over land at the seasonal and at the interannual time scales.

Number size distribution of ambient submicron and ultrafine aerosol particles have been measured on a continuous basis (every 10 minutes) for three quarters of the year 1996, at a forest site in Southern Finland. Continuous monitoring offers additional insight over the diurnal dynamics of the submicron size distribution, including existence of clearly separate size modes as well as events of new particle formation. Selected examples of the measured size distributions are presented, including the particle formation events observed at the measurement site. Typical characteristics of days with particle formation events versus days of no events are discussed.

Particle concentrations and size distributions have been measured from different heights inside and above a boreal forest during three BIOFOR campaigns (14 April–22 May 1998, 27 July–21 August 1998 and 20 March–24 April 1999) in Hyytiälä, Finland. Typically, the shape of the background distribution inside the forest exhibited 2 dominant modes: a fine or Aitken mode with a geometric number mean diameter of 44 nm and a mean concentration of 1160 cm−3 and an accumulation mode with mean diameter of 154 nm and a mean concentration of 830 cm−3. A coarse mode was also present, extending up to sizes of 20 μm having a number concentration of 1.2 cm−3, volume mean diameter of 2.0 μm and a geometric standard deviation of 1.9. Aerosol humidity was lower than 50% during the measurements. Particle production was observed on many days, typically occurring in the late morning. Under these periods of new particle production, a nucleation mode was observed to form at diameter of the order of 3 nm and, on most occasions, this mode was observed to grow into Aitken mode sizes over the course of a day. Total concentrations ranged from 410–45 000 cm−3, the highest concentrations occurring on particle production days. A clear gradient was observed between particle concentrations encountered below the forest canopy and those above, with significantly lower concentrations occurring within the canopy. Above the canopy, a slight gradient was observed between 18 m and 67 m, with at maximum 5% higher concentration observed at 67 m during the strongest concentration increases.

Abstract. The possible connections between the carbon balance of ecosystems and aerosol-cloud-climate interactions play a significant role in climate change studies. Carbon dioxide is a greenhouse gas, whereas the net effect of atmospheric aerosols is to cool the climate. Here, we investigated the connection between forest-atmosphere carbon exchange and aerosol dynamics in the continental boundary layer by means of multiannual data sets of particle formation and growth rates, of CO2 fluxes, and of monoterpene concentrations in a Scots pine forest in southern Finland. We suggest a new, interesting link and a potentially important feedback among forest ecosystem functioning, aerosols, and climate: Considering that globally increasing temperatures and CO2 fertilization are likely to lead to increased photosynthesis and forest growth, an increase in forest biomass would increase emissions of non-methane biogenic volatile organic compounds and thereby enhance organic aerosol production. This feedback mechanism couples the climate effect of CO2 with that of aerosols in a novel way.

Abstract. We present comprehensive results on continuous atmospheric cluster and particle measurements in the size range ~1–42 nm within the European Integrated project on Aerosol Cloud Climate and Air Quality interactions (EUCAARI) project. We focused on characterizing the spatial and temporal variation of new particle formation events and relevant particle formation parameters across Europe. Different types of air ion and cluster mobility spectrometers were deployed at 12 field sites across Europe from March 2008 to May 2009. The measurements were conducted in a wide variety of environments, including coastal and continental locations as well as sites at different altitudes (both in the boundary layer and the free troposphere). New particle formation events were detected at all of the 12 field sites during the year-long measurement period. From the data, nucleation and growth rates of newly formed particles were determined for each environment. In a case of parallel ion and neutral cluster measurements, we could also estimate the relative contribution of ion-induced and neutral nucleation to the total particle formation. The formation rates of charged particles at 2 nm accounted for 1–30% of the corresponding total particle formation rates. As a significant new result, we found out that the total particle formation rate varied much more between the different sites than the formation rate of charged particles. This work presents, so far, the most comprehensive effort to experimentally characterize nucleation and growth of atmospheric molecular clusters and nanoparticles at ground-based observation sites on a continental scale.

Abstract. Two years of harmonized aerosol number size distribution data from 24 European field monitoring sites have been analysed. The results give a comprehensive overview of the European near surface aerosol particle number concentrations and number size distributions between 30 and 500 nm of dry particle diameter. Spatial and temporal distribution of aerosols in the particle sizes most important for climate applications are presented. We also analyse the annual, weekly and diurnal cycles of the aerosol number concentrations, provide log-normal fitting parameters for median number size distributions, and give guidance notes for data users. Emphasis is placed on the usability of results within the aerosol modelling community. We also show that the aerosol number concentrations of Aitken and accumulation mode particles (with 100 nm dry diameter as a cut-off between modes) are related, although there is significant variation in the ratios of the modal number concentrations. Different aerosol and station types are distinguished from this data and this methodology has potential for further categorization of stations aerosol number size distribution types. The European submicron aerosol was divided into characteristic types: Central European aerosol, characterized by single mode median size distributions, unimodal number concentration histograms and low variability in CCN-sized aerosol number concentrations; Nordic aerosol with low number concentrations, although showing pronounced seasonal variation of especially Aitken mode particles; Mountain sites (altitude over 1000 m a.s.l.) with a strong seasonal cycle in aerosol number concentrations, high variability, and very low median number concentrations. Southern and Western European regions had fewer stations, which decreases the regional coverage of these results. Aerosol number concentrations over the Britain and Ireland had very high variance and there are indications of mixed air masses from several source regions; the Mediterranean aerosol exhibit high seasonality, and a strong accumulation mode in the summer. The greatest concentrations were observed at the Ispra station in Northern Italy with high accumulation mode number concentrations in the winter. The aerosol number concentrations at the Arctic station Zeppelin in Ny-Å lesund in Svalbard have also a strong seasonal cycle, with greater concentrations of accumulation mode particles in winter, and dominating summer Aitken mode indicating more recently formed particles. Observed particles did not show any statistically significant regional work-week or weekday related variation in number concentrations studied. Analysis products are made for open-access to the research community, available in a freely accessible internet site. The results give to the modelling community a reliable, easy-to-use and freely available comparison dataset of aerosol size distributions.

Abstract We present an estimate of net ecosystem exchange (NEE) of CO 2 in Europe for the years 2001–2007. It is derived with a data assimilation that uses a large set of atmospheric CO 2 mole fraction observations (∼70 000) to guide relatively simple descriptions of terrestrial and oceanic net exchange, while fossil fuel and fire emissions are prescribed. Weekly terrestrial sources and sinks are optimized (i.e., a flux inversion) for a set of 18 large ecosystems across Europe in which prescribed climate, weather, and surface characteristics introduce finer scale gradients. We find that the terrestrial biosphere in Europe absorbed a net average of −165 Tg C yr −1 over the period considered. This uptake is predominantly in non‐EU countries, and is found in the northern coniferous (−94 Tg C yr −1 ) and mixed forests (−30 Tg C yr −1 ) as well as the forest/field complexes of eastern Europe (−85 Tg C yr −1 ). An optimistic uncertainty estimate derived using three biosphere models suggests the uptake to be in a range of −122 to −258 Tg C yr −1 , while a more conservative estimate derived from the a‐posteriori covariance estimates is −165±437 Tg C yr −1 . Note, however, that uncertainties are hard to estimate given the nature of the system and are likely to be significantly larger than this. Interannual variability in NEE includes a reduction in uptake due to the 2003 drought followed by 3 years of more than average uptake. The largest anomaly of NEE occurred in 2005 concurrent with increased seasonal cycles of observed CO 2 . We speculate these changes to result from the strong negative phase of the North Atlantic Oscillation in 2005 that lead to favorable summer growth conditions, and altered horizontal and vertical mixing in the atmosphere. All our results are available through http://www.carbontracker.eu