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Improved TROPOMI SO2 columns using a Covariance-Based Retrieval Algorithm (COBRA)

De Smedt, Isabelle und Theys, Nicolas und Fioletov, Vitali und Li, Can und Lerot, Christophe und Yu, Huan und Vlietinck, Jonas und McLinden, Chris und Krotkov, Nickolay und Hedelt, Pascal und Loyola, Diego und Wagner, Thomas und Inness, Antje und Ribas, Roberto und Hendrick, Francoise und Brenot, Hugues und Roozendael, M. Van (2020) Improved TROPOMI SO2 columns using a Covariance-Based Retrieval Algorithm (COBRA). AGU Fall meeting 2020, 1.-7. Dez. 2020, San Francisco, USA / Online.

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Kurzfassung

For more than two years, the operational SO2 product from the TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) onboard Sentinel-5 Precursor (S5P) platform has provided important information on volcanic and anthropogenic SO2 emissions, with an unprecedented level of details. However, in light of the validation results obtained so far, the TROPOMI SO2 product performs very good for large SO2 columns but large scale biases exist for low SO2 columns making the product less suitable for weak SO2 emissions. The biases up to 0.2 DU (Dobson Units) in Vertical column density (VCD) are related to imperfect correction of the Ring effect and are therefore not easy to solve in the operational Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS) algorithm. Here, we propose a different approach called Covariance-Based Retrieval Algorithm (COBRA), a method adapted from IASI thermal infrared trace gas retrievals. Application of COBRA to TROPOMI SO2 VCD retrievals solves almost completely the bias problem and reduces the retrieval noise by a factor of 2. We compare our COBRA results to the widely used Principal Component Analysis (PCA) algorithm applied to TROPOMI and found that COBRA is at least at the same quality level than the PCA alogrithm. The new COBRA SO2 data set is compared with CAMS regional model output and validated with ground-based MAX-DOAS data at two sites: Basrah, Iraq, and Xianghe, China. We present long-term averaged SO2 maps from TROPOMI measurements with improved data over volcanic and anthropogenic SO2 emission regions that reveal new point and area sources. Boundary layer SO2 vertical columns of 1-2 x 1015 molec/cm² (0.05-0.1 DU) are retrieved robustly worldwide, illustrating the step improvement in sensitivity to weak SO2 emissions offered by the COBRA approach. We also show first SO2 emission results using COBRA, and demonstrate the added value of the proposed new data set.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137719/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Improved TROPOMI SO2 columns using a Covariance-Based Retrieval Algorithm (COBRA)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
De Smedt, IsabelleBelgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Theys, NicolasBelgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fioletov, VitaliEnvironment Climate Change Canada, Toronto, Ontario, Canadahttps://orcid.org/0000-0002-2731-5956NICHT SPEZIFIZIERT
Li, CanNASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD 20771, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lerot, ChristopheBelgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yu, HuanBelgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vlietinck, JonasBelgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
McLinden, ChrisEnvironment Climate Change Canada, Toronto, Ontario, Canadahttps://orcid.org/0000-0001-5054-1380NICHT SPEZIFIZIERT
Krotkov, NickolayUniv. of Maryland at Baltimore County, Baltimore, MD USAhttps://orcid.org/0000-0001-6170-6750NICHT SPEZIFIZIERT
Hedelt, PascalPascal.Hedelt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1752-0040NICHT SPEZIFIZIERT
Loyola, DiegoDiego.Loyola (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8547-9350NICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, ThomasMPI for Chemistry, MainzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Inness, AntjeEuropean Centre for Medium-range Weather Forecasts, ECMWF, Shinfield Park, Reading RG2 9AX, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ribas, RobertoEuropean Centre for Medium-range Weather Forecasts, ECMWF, Shinfield Park, Reading RG2 9AX, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hendrick, FrancoiseBelgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brenot, HuguesBelgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roozendael, M. VanBelgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2020
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:SO2, Volcanoes, Covariance based algorithm, COBRA
Veranstaltungstitel:AGU Fall meeting 2020
Veranstaltungsort:San Francisco, USA / Online
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:1.-7. Dez. 2020
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
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: Hedelt, Pascal
Hinterlegt am:19 Nov 2020 09:18
Letzte Änderung:18 Dez 2020 17:21

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