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Evaluating different methods for elevation calibration of MAX-DOAS (Multi AXis Differential Optical Absorption Spectroscopy) instruments during the CINDI-2 campaign

Donner, S. und Kuhn, J. und Van Roozendael, M. und Bais, A. und Beirle, S. und Bösch, T. und Bognar, K. und Bruchkouski, I. und Chan, Ka Lok und Dörner, S. und Drosoglou, T. und Fayt, C. und Frieß, U. und Hendrick, F. und Hermans, C. und Jin, J. und Li, A. und Ma, J. und Peters, E. und Pinardi, G. und Richter, A. und Schreier, S. F. und Seyler, A. und Strong, K. und Tirpitz, J.-L. und Wang, Yang und Xie, P. und Xu, J. und Zhao, X. und Wagner, T. (2020) Evaluating different methods for elevation calibration of MAX-DOAS (Multi AXis Differential Optical Absorption Spectroscopy) instruments during the CINDI-2 campaign. Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 13 (2), Seiten 685-712. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-13-685-2020. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
9MB

Offizielle URL: https://www.atmos-meas-tech.net/13/685/2020/

Kurzfassung

We present different methods for in-field elevation calibration of MAX-DOAS (Multi AXis Differential Optical Absorption Spectroscopy) instruments that were applied and inter-compared during the second Cabauw Intercomparison campaign for Nitrogen Dioxide measuring Instruments (CINDI-2). One necessary prerequisite of consistent MAX-DOAS retrievals is a precise and accurate calibration of the elevation angles of the different measuring systems. Therefore, different methods for this calibration were applied to several instruments during the campaign, and the results were inter-compared. This work first introduces and explains the different methods, namely far- and near-lamp measurements, white-stripe scans, horizon scans and sun scans, using data and results for only one (mainly the Max Planck Institute for Chemistry) instrument. In the second part, the far-lamp measurements and the horizon scans are examined for all participating groups. Here, the results for both methods are first inter-compared for the different instruments; secondly, the two methods are compared amongst each other. All methods turned out to be well-suited for the calibration of the elevation angles of MAX-DOAS systems, with each of them having individual advantages and drawbacks. Considering the results of this study, the systematic uncertainties of the methods can be estimated as ±0.05∘ for the far-lamp measurements and the sun scans, ±0.25∘ for the horizon scans, and around ±0.1∘ for the white-stripe and near-lamp measurements. When comparing the results of far-lamp and horizon-scan measurements, a spread of around 0.9∘ in the elevation calibrations is found between the participating instruments for both methods. This spread is of the order of a typical field of view (FOV) of a MAX-DOAS instrument and therefore affecting the retrieval results. Further, consistent (wavelength dependent) offsets of 0.32∘ and 0.40∘ between far-lamp measurements and horizon scans are found, which can be explained by the fact that, despite the flat topography around the measurement site, obstacles such as trees might mark the visible horizon during daytime. The observed wavelength dependence can be explained by surface albedo effects. Lastly, the results are discussed and recommendations for future campaigns are given.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/134891/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Evaluating different methods for elevation calibration of MAX-DOAS (Multi AXis Differential Optical Absorption Spectroscopy) instruments during the CINDI-2 campaign
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Donner, S.Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kuhn, J.Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Van Roozendael, M.BIRA-IASB – Royal Belgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bais, A.Laboratory of Atmospheric Physics, Aristotle University of Thessaloniki, Thessaloniki, GreeceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Beirle, S.Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bösch, T.Institute of Environmental Physics, University of Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bognar, K.Department of Physics, University of Toronto, Toronto, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bruchkouski, I.National Ozone Monitoring Research and Education Center, Belarusian State University (BSU), Minsk, BelarusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chan, Ka LokKa.Chan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dörner, S.Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Drosoglou, T.Laboratory of Atmospheric Physics, Aristotle University of Thessaloniki, Thessaloniki, GreeceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fayt, C.BIRA-IASB – Royal Belgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frieß, U.Institute of Environmental Physics, University of Heidelberg, Heidelberg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hendrick, F.BIRA-IASB – Royal Belgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hermans, C.BIRA-IASB – Royal Belgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jin, J.CMA Meteorological Observation Center, Beijing, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Li, A.Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Hefei, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ma, J.Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Peters, E.Institute of Environmental Physics, University of Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pinardi, G.BIRA-IASB – Royal Belgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Richter, A.Institute of Environmental Physics, University of Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schreier, S. F.Institute of Meteorology, University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Seyler, A.Institute of Environmental Physics, University of Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Strong, K.Department of Physics, University of Toronto, Toronto, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tirpitz, J.-L.Institute of Environmental Physics, University of Heidelberg, Heidelberg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, YangMax Planck Institute for Chemistry, Mainz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Xie, P.Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Hefei, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Xu, J.Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Hefei, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhao, X.Department of Physics, University of Toronto, Toronto, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, T.thomas.wagner (at) mpic.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:13 Februar 2020
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:13
DOI:10.5194/amt-13-685-2020
Seitenbereich:Seiten 685-712
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:MAX-DOAS, calibration
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):Vorhaben Spektroskopische Verfahren in der Fernerkundung (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: Chan, Ka Lok
Hinterlegt am:14 Mai 2020 11:42
Letzte Änderung:10 Feb 2021 17:23

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