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Validation of the vertical profiles of HCl over the wide range of the stratosphere to the lower thermosphere measured by SMILES

Nara, Seidai und Sato, Tomohiro O. und Yamada, Takayoshi und Fujinawa, Tamaki und Kuribayashi, Kota und Manabe, Takeshi und Froidevaux, Lucien und Livesey, Nathaniel J. und Walker, Kaley A. und Xu, Jian und Schreier, Franz und Orsolini, Yvan J. und Limpasuvan, Varavut und Kuno, Nario und Kasai, Yasuko (2020) Validation of the vertical profiles of HCl over the wide range of the stratosphere to the lower thermosphere measured by SMILES. Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 13, Seiten 6837-6852. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-2020-105. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://amt.copernicus.org/articles/13/6837/2020/amt-13-6837-2020.pdf

Kurzfassung

Hydrogen chloride (HCl) is the most abundant (more than 95 %) among inorganic chlorine compounds Cly in the stratosphere. The HCl molecule has been observed to obtain long-term quantitative estimations of total budget of the stratospheric anthropogenic chlorine compounds. In this study, we provided HCl vertical profiles at altitudes of 16–100 km using the superconducting submillimeter-wave limb-emission sounder (SMILES) from space. We used the SMILES Level-2 research product version 3.0.0. The period of the SMILES HCl observation was from October 12, 2009 to April 21, 2010, and the latitude coverage was 40S–65N. The average HCl vertical profile showed an increase with altitude up to the stratopause (~ 45 km), approximately constant values between the stratopause and the upper mesosphere (~ 80 km), and a decrease from the mesopause to the lower thermosphere (~ 100 km). This behavior was observed in the all latitude regions, and reproduced by the SD-WACCM model. We compared the SMILES HCl vertical profiles in the stratosphere and lower mesosphere with HCl profiles from MLS on the Aura satellite, as well as from ACE-FTS on SCISAT and from TELIS (balloon-borne). The TELIS observations were performed using the superconductive limb emission technique, as used by SMILES. The globally averaged vertical HCl profiles of SMILES well agreed with those of MLS and ACE-FTS within 0.25 and 0.2 ppbv between 20 and 40 km, respectively. The SMILES HCl concentration was smaller than those of MLS and ACE/FTS as the altitude increased from 40 km, and the difference was approximately 0.4–0.5 ppbv at 50–60 km. The difference between SMILES and TELIS HCl observations was about 0.3 ppbv in the polar winter region between 20 and 34 km, except near 26 km. SMILES HCl error sources that may cause discrepancies with the other observations are investigated by a theoretical error analysis. We calculated errors caused by the uncertainties of spectroscopic parameters, instrument functions, and atmospheric temperature profiles. The jacobian for the temperature explains the negative bias of the SMILES HCl concentration at 50–60 km. The HCl vertical profile from the middle troposphere to the lower thermosphere is reported for the first time from SMILES observations; the data quality is quantified by comparisons with other measurements and via theoretical error analysis.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/138821/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Validation of the vertical profiles of HCl over the wide range of the stratosphere to the lower thermosphere measured by SMILES
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Nara, SeidaiNational Institute of Information and Communications Technology, Tokyo, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sato, Tomohiro O.National Institute of Information and Communications Technology, Tokyo, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yamada, TakayoshiNational Institute of Information and Communications Technology, Tokyo, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fujinawa, TamakiNational Institute of Environmental Studies, Ibaraki, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kuribayashi, KotaMynavi Corporation, Tokyo, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Manabe, TakeshiOsaka Prefecture University, Osaka, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Froidevaux, LucienJet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Livesey, Nathaniel J.Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Walker, Kaley A.Department of Physics, University of Toronto, Toronto, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
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
Orsolini, Yvan J.Norwegian Institute for Air Research (NILU), Kjeller, NorwayNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Limpasuvan, VaravutSchool of Coastal and Marine Systems Science, Coastal Carolina University, Conway, South Carolina, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kuno, NarioUniversity of Tsukuba, Ibaraki, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kasai, YasukoNational Institute of Information and Communications Technology, Tokyo, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Dezember 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-2020-105
Seitenbereich:Seiten 6837-6852
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:SMILES, Hydrogen chloride
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 - Fernerkundung u. Geoforschung, R - Projekt Klimarelevanz von atmosphärischen Spurengasen, Aerosolen und Wolken
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: Xu, Dr.-Ing. Jian
Hinterlegt am:30 Nov 2020 17:31
Letzte Änderung:18 Dez 2020 17:59

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