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Performance assessment of balloon-borne trace gas sounding with the terahertz channel of TELIS

Xu, Jian und Schreier, Franz und Wetzel, Gerald und de Lange, Arno und Birk, Manfred und Trautmann, Thomas und Doicu, Adrian und Wagner, Georg (2018) Performance assessment of balloon-borne trace gas sounding with the terahertz channel of TELIS. Remote Sensing, 10, 315/1-315/31. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs10020315. ISSN 2072-4292.

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Offizielle URL: http://www.mdpi.com/2072-4292/10/2/315

Kurzfassung

Short-term variations in the atmospheric environment over polar regions are attracting increasing attention with respect to the reliable analysis of ozone loss. Balloon-borne remote sensing instruments with good vertical resolution and flexible sampling density can act as a prototype to overcome the potential technical challenges in the design of new spaceborne atmospheric sensors and represent a valuable tool for validating spaceborne observations. A multi-channel cryogenic heterodyne spectrometer known as the TErahertz and submillimeter LImb Sounder (TELIS) has been developed. It allows limb sounding of the upper troposphere and stratosphere (10–40 km) within the far infrared (FIR) and submillimeter spectral regimes. This paper describes and assesses the performance of the profile retrieval scheme for TELIS with a focus on the ozone (O3), hydrogen chloride (HCl), carbon monoxide (CO), and hydroxyl radical (OH) measured during three northern polar campaigns in 2009, 2010, and 2011, respectively. The corresponding inversion diagnostics reveal that some forward/instrument model parameters play important roles in the total retrieval error. The accuracy of the radiometric calibration and the spectroscopic knowledge has a significant impact on retrieval at higher altitudes, whereas the pointing accuracy dominates the total error at lower altitudes. The TELIS retrievals achieve a vertical resolution of ∼2–3 km through most of the stratosphere below the balloon height. Dominant water vapor (H2O) contamination and low abundances of the target species reduce the retrieval sensitivity at the lowermost altitudes measured by TELIS. An extensive comparison shows that the TELIS profiles are consistent with profiles obtained by other limb sounders. The comparison appears to be very promising, except for discrepancies in the upper troposphere due to numerical regularization. This study not only consolidates the validity of balloon-borne TELIS FIR measurements, but also demonstrates the scientific relevance and technical feasibility of terahertz limb sounding of the stratosphere.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/119175/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Performance assessment of balloon-borne trace gas sounding with the terahertz channel of TELIS
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Xu, Jianjian.xu (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2348-125XNICHT SPEZIFIZIERT
Schreier, FranzFranz.Schreier (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7196-6599NICHT SPEZIFIZIERT
Wetzel, GeraldKarlsruhe Institute of Technology (KIT), Institute for Meteorology and Climate Research (IMK), 76021 Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
de Lange, ArnoSRON Netherlands Institute for Space Research, Utrecht, the NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Birk, ManfredManfred.Birk (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Trautmann, ThomasThomas.Trautmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Doicu, AdrianAdrian.Doicu (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, GeorgGeorg.Wagner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Februar 2018
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:10
DOI:10.3390/rs10020315
Seitenbereich:315/1-315/31
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Müller, Richardrichard.mueller (at) dwd.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:far infrared spectroscopy; balloon-borne limb sounding; stratospheric trace gases; inverse problems; TELIS
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atmosphären- und Klimaforschung, Vorhaben Spektroskopische Verfahren in der Fernerkundung (alt), R - Vorhaben IR-Sensorik, IR-Missionsprojekte (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Institut für Methodik der Fernerkundung > Experimentelle Verfahren
Hinterlegt von: Xu, Dr.-Ing. Jian
Hinterlegt am:05 Mär 2018 10:27
Letzte Änderung:02 Nov 2023 11:59

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