Abstract. Atmospheric remote sounding from satellites is an essential component of the observational strategy deployed to monitor atmospheric pollution and changing composition. The IASI nadir looking thermal infrared sounder onboard MetOp will provide 15 years of global scale observations for a series of key atmospheric species, with unprecedented spatial sampling and coverage. This paper gives an overview of the instrument's capability for measuring atmospheric composition in the perspective of chemistry and air quality. The assessment is made in terms of species, accuracy and vertical information. Global distributions are presented for CO, CH4, O3 (total and tropospheric), HNO3, NH3, and volcanic SO2. Local distributions of organic species measured during fire events, such as C2H4, CH3OH, HCOOH, and PAN are also shown. For each species or process, the link is made to specialized papers in this issue.

Abstract. Tropospheric trace gas and aerosol pollutants have adverse effects on health, environment and climate. In order to quantify and mitigate such effects, a wide range of processes leading to the formation and transport of pollutants must be considered, understood and represented in numerical models. Regional scale pollution episodes result from the combination of several factors: high emissions (from anthropogenic or natural sources), stagnant meteorological conditions, kinetics and efficiency of the chemistry and the deposition. All these processes are highly variable in time and space, and their relative contribution to the pollutants budgets can be quantified with chemistry-transport models. The CHIMERE chemistry-transport model is dedicated to regional atmospheric pollution event studies. Since it has now reached a certain level a maturity, the new stable version, CHIMERE 2013, is described to provide a reference model paper. The successive developments of the model are reviewed on the basis of published investigations that are referenced in order to discuss the scientific choices and to provide an overview of the main results.

We use observations from two aircraft during the ICARTT campaign over the eastern United States and North Atlantic during summer 2004, interpreted with a global 3‐D model of tropospheric chemistry (GEOS‐Chem) to test current understanding of regional sources, chemical evolution, and export of NO x . The boundary layer NO x data provide top‐down verification of a 50% decrease in power plant and industry NO x emissions over the eastern United States between 1999 and 2004. Observed NO x concentrations at 8–12 km altitude were 0.55 ± 0.36 ppbv, much larger than in previous U.S. aircraft campaigns (ELCHEM, SUCCESS, SONEX) though consistent with data from the NOXAR program aboard commercial aircraft. We show that regional lightning is the dominant source of this upper tropospheric NO x and increases upper tropospheric ozone by 10 ppbv. Simulating ICARTT upper tropospheric NO x observations with GEOS‐Chem requires a factor of 4 increase in modeled NO x yield per flash (to 500 mol/flash). Observed OH concentrations were a factor of 2 lower than can be explained from current photochemical models, for reasons that are unclear. A NO y ‐CO correlation analysis of the fraction f of North American NO x emissions vented to the free troposphere as NO y (sum of NO x and its oxidation products) shows observed f = 16 ± 10% and modeled f = 14 ± 9%, consistent with previous studies. Export to the lower free troposphere is mostly HNO 3 but at higher altitudes is mostly PAN. The model successfully simulates NO y export efficiency and speciation, supporting previous model estimates of a large U.S. anthropogenic contribution to global tropospheric ozone through PAN export.

Abstract. CHIMERE is a chemistry-transport model designed for regional atmospheric composition. It can be used at a variety of scales from local to continental domains. However, due to the model design and its historical use as a regional model, major limitations had remained, hampering its use at hemispheric scale, due to the coordinate system used for transport as well as to missing processes that are important in regions outside Europe. Most of these limitations have been removed in the CHIMERE-2017 version, allowing its use in any region of the world and at any scale, from the scale of a single urban area up to hemispheric scale, with or without polar regions included. Other important improvements have been made in the treatment of the physical processes affecting aerosols and the emissions of mineral dust. From a computational point of view, the parallelization strategy of the model has also been updated in order to improve model numerical performance and reduce the code complexity. The present article describes all these changes. Statistical scores for a model simulation over continental Europe are presented, and a simulation of the circumpolar transport of volcanic ash plume from the Puyehue volcanic eruption in June 2011 in Chile provides a test case for the new model version at hemispheric scale.