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Evaluation of MOPITT Version 7 joint TIR-NIR XCO retrievals with TCCON

Hedelius, Jacob K. und He, Tai-Long und Jones, Dylan B. A. und Baier, Bianca C. und Buchholz, Rebecca R. und De Mazière, Martine und Deutscher, Nicholas M. und Dubey, Manvendra K. und Feist, Dietrich G. und Griffith, David W. T. und Hase, Frank und Iraci, Laura T. und Jeseck, Pascal und Kiel, Matthäus und Kivi, Rigel und Liu, Cheng und Morino, Isamu und Notholt, Justus und Oh, Young-Suk und Ohyama, Hirofumi und Pollard, David F. und Rettinger, Markus und Roche, Sébastien und Roehl, Coleen M. und Schneider, Matthias und Shiomi, Kei und Strong, Kimberly und Sussmann, Ralf und Sweeney, Colm und Té, Yao und Uchino, Osamu und Velazco, Voltaire A. und Wang, Wei und Warneke, Thorsten und Wennberg, Paul O. und Worden, Helen M. und Wunch, Debra (2019) Evaluation of MOPITT Version 7 joint TIR-NIR XCO retrievals with TCCON. Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 12 (10), Seiten 5547-5572. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-12-5547-2019. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.5194/amt-12-5547-2019

Kurzfassung

Observations of carbon monoxide (CO) from the Measurements Of Pollution In The Troposphere (MOPITT) instrument aboard the Terra spacecraft were expected to have an accuracy of 10 % prior to the launch in 1999. Here we evaluate MOPITT Version 7 joint (V7J) thermal-infrared and near-infrared (TIR–NIR) retrieval accuracy and precision and suggest ways to further improve the accuracy of the observations. We take five steps involving filtering or bias corrections to reduce scatter and bias in the data relative to other MOPITT soundings and ground-based measurements. (1) We apply a preliminary filtering scheme in which measurements over snow and ice are removed. (2) We find a systematic pairwise bias among the four MOPITT along-track detectors (pixels) on the order of 3-4 ppb with a small temporal trend, which we remove on a global scale using a temporally trended bias correction. (3) Using a small-region approximation (SRA), a new filtering scheme is developed and applied based on additional quality indicators such as the signal-to-noise ratio (SNR). After applying these new filters, the root-mean-squared error computed using the local median from the SRA over 16 years of global observations decreases from 3.84 to 2.55 ppb. (4) We also use the SRA to find variability in MOPITT retrieval anomalies that relates to retrieval parameters. We apply a bias correction to one parameter from this analysis. (5) After applying the previous bias corrections and filtering, we compare the MOPITT results with the GGG2014 ground-based Total Carbon Column Observing Network (TCCON) observations to obtain an overall global bias correction. These comparisons show that MOPITT V7J is biased high by about 6 %-8 %, which is similar to past studies using independent validation datasets on V6J. When using TCCON spectrometric column retrievals without the standard airmass correction or scaling to aircraft (WMO scale), the ground- and satellite-based observations overall agree to better than 0.5 %. GEOS-Chem data assimilations are used to estimate the influence of filtering and scaling to TCCON on global CO and tend to pull concentrations away from the prior fluxes and closer to the truth. We conclude with suggestions for further improving the MOPITT data products.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130046/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Evaluation of MOPITT Version 7 joint TIR-NIR XCO retrievals with TCCON
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hedelius, Jacob K.Department of Physics, University of Toronto, Toronto, Canadahttps://orcid.org/0000-0003-2025-7519NICHT SPEZIFIZIERT
He, Tai-LongDepartment of Physics, University of Toronto, Toronto, Canadahttps://orcid.org/0000-0002-7734-0076NICHT SPEZIFIZIERT
Jones, Dylan B. A.Department of Physics, University of Toronto, Toronto, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baier, Bianca C.Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences, University of Colorado, Boulder, Colorado, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Buchholz, Rebecca R.Atmospheric Chemistry Observations & Modeling, National Center for Atmospheric Research, Boulder, Colorado, USAhttps://orcid.org/0000-0001-8124-2455NICHT SPEZIFIZIERT
De Mazière, MartineRoyal Belgian Institute for Space Aeronomy (BIRA-IASB), Brussels, 1180, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Deutscher, Nicholas M.Centre for Atmospheric Chemistry, School of Earth, Atmospheric and Life Sciences, University of Wollongong, Northfields Ave., Wollongong, NSW 2522, Australiahttps://orcid.org/0000-0002-2906-2577NICHT SPEZIFIZIERT
Dubey, Manvendra K.Earth and Environmental Sciences, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico, UShttps://orcid.org/0000-0002-3492-790XNICHT SPEZIFIZIERT
Feist, Dietrich G.DLR, IPA und Univ. Münchenhttps://orcid.org/0000-0002-5890-6687NICHT SPEZIFIZIERT
Griffith, David W. T.Centre for Atmospheric Chemistry, School of Earth, Atmospheric and Life Sciences, University of Wollongong, Northfields Ave., Wollongong, NSW 2522, Australiahttps://orcid.org/0000-0002-7986-1924NICHT SPEZIFIZIERT
Hase, FrankInstitute of Meteorology and Climate Research (IMK-ASF), Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Iraci, Laura T.NASA Ames Research Center, Mountain View, California, USAhttps://orcid.org/0000-0002-2859-5259NICHT SPEZIFIZIERT
Jeseck, PascalLERMA-IPSL, Sorbonne Université, CNRS, Observatoire de Paris, PSL Université, 75005, Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kiel, MatthäusDivision of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, Pasadena, California, USAhttps://orcid.org/0000-0002-9784-962XNICHT SPEZIFIZIERT
Kivi, RigelFinnish Meteorological Institute, Sodankylä, Finlandhttps://orcid.org/0000-0001-8828-2759NICHT SPEZIFIZIERT
Liu, ChengSchool of Earth and Space Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei, 230026, Chinahttps://orcid.org/0000-0002-3759-9219NICHT SPEZIFIZIERT
Morino, IsamuNational Institute for Environmental Studies (NIES), Tsukuba, Japanhttps://orcid.org/0000-0003-2720-1569NICHT SPEZIFIZIERT
Notholt, JustusInstitute of Environmental Physics, University of Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Oh, Young-SukNational Institute of Meteorological Sciences 33, Seohobuk-ro, Seogwipo-si, Jeju-do 63568, Republic of Koreahttps://orcid.org/0000-0001-8010-1597NICHT SPEZIFIZIERT
Ohyama, HirofumiNational Institute for Environmental Studies (NIES), Tsukuba, Japanhttps://orcid.org/0000-0003-2109-9874NICHT SPEZIFIZIERT
Pollard, David F.National Institute of Water and Atmospheric Research, Lauder, New Zealandhttps://orcid.org/0000-0001-9923-2984NICHT SPEZIFIZIERT
Rettinger, MarkusInstitute of Meteorology and Climate Research (IMK-IFU), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Garmisch-Partenkirchen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roche, SébastienDepartment of Physics, University of Toronto, Toronto, Canadahttps://orcid.org/0000-0003-2474-4744NICHT SPEZIFIZIERT
Roehl, Coleen M.Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, Pasadena, California, USAhttps://orcid.org/0000-0001-5383-8462NICHT SPEZIFIZIERT
Schneider, MatthiasInstitute of Meteorology and Climate Research (IMK-ASF), Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shiomi, KeiJapan Aerospace Exploration Agency, 2-1-1 Sengen, Tsukuba, Ibaraki, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Strong, KimberlyDepartment of Physics, University of Toronto, Toronto, Canadahttps://orcid.org/0000-0001-9947-1053NICHT SPEZIFIZIERT
Sussmann, RalfInstitute of Meteorology and Climate Research (IMK-IFU), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Garmisch-Partenkirchen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sweeney, ColmCooperative Institute for Research in Environmental Sciences, University of Colorado, Boulder, Colorado, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Té, YaoLERMA-IPSL, Sorbonne Université, CNRS, Observatoire de Paris, PSL Université, 75005, Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Uchino, OsamuNational Institute for Environmental Studies (NIES), Tsukuba, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Velazco, Voltaire A.Centre for Atmospheric Chemistry, School of Earth, Atmospheric and Life Sciences, University of Wollongong, Northfields Ave., Wollongong, NSW 2522, Australiahttps://orcid.org/0000-0002-1376-438XNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, WeiKey Laboratory of Environmental Optics and Technology, Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Hefei, 230031, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Warneke, ThorstenInstitute of Environmental Physics, University of Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wennberg, Paul O.Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, Pasadena, California, USAhttps://orcid.org/0000-0002-6126-3854NICHT SPEZIFIZIERT
Worden, Helen M.Atmospheric Chemistry Observations & Modeling, National Center for Atmospheric Research, Boulder, Colorado, USAhttps://orcid.org/0000-0002-5949-9307NICHT SPEZIFIZIERT
Wunch, DebraDepartment of Physics, University of Toronto, Toronto, Canadahttps://orcid.org/0000-0002-4924-0377NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:21 Oktober 2019
Erschienen in:Atmospheric Measurement Techniques (AMT)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:12
DOI:10.5194/amt-12-5547-2019
Seitenbereich:Seiten 5547-5572
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:carbon monoxide, remote sensing, MOPITT, TCCON, retrievals
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - LIDAR-Forschung und - Entwicklung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre
Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Feist, Dr. Dietrich
Hinterlegt am:04 Feb 2020 00:02
Letzte Änderung:04 Feb 2020 00:02

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