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Increasing the spatial resolution of cloud property retrievals from Meteosat SEVIRI by use of its high-resolution visible channel: implementation and examples

Deneke, Hartwig und Barrientos-Velasco, Carola und Bley, Sebastian und Hünerbein, Anja und Lenk, Stephan und Macke, Andreas und Meirink, J. F. und Schroedter-Homscheidt, Marion und Senf, Fabian und Wang, Ping und Werner, Frank und Witthuhn, Jonas (2021) Increasing the spatial resolution of cloud property retrievals from Meteosat SEVIRI by use of its high-resolution visible channel: implementation and examples. Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 14, Seiten 5107-5126. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-14-5107-2021. ISSN 1867-1381.

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Kurzfassung

The modification of an existing cloud property retrieval scheme for the Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager (SEVIRI) instrument on board the geostationary Meteosat satellites is described to utilize its highresolution visible (HRV) channel for increasing the spatial resolution of its physical outputs. This results in products with a nadir spatial resolution of 1 × 1 km2 compared to the standard 3 × 3 km2 resolution offered by the narrowband channels. This improvement thus greatly reduces the resolution gap between current geostationary and polar-orbiting meteorological satellite imagers. In the first processing step, cloudiness is determined from the HRV observations by a threshold-based cloud masking algorithm. Subsequently, a linear model that links the 0.6 µm, 0.8 µm, and HRV reflectances provides a physical constraint to incorporate the spatial high-frequency component of the HRV observations into the retrieval of cloud optical depth. The implementation of the method is described, including the ancillary datasets used. It is demonstrated that the omission of high-frequency variations in the cloud-absorbing 1.6 µm channel results in comparatively large uncertainties in the retrieved cloud effective radius, likely due to the mismatch in channel resolutions. A newly developed downscaling scheme for the 1.6 µm reflectance is therefore applied to mitigate the effects of this scale mismatch. Benefits of the increased spatial resolution of the resulting SEVIRI products are demonstrated for three example applications: (i) for a convective cloud field, it is shown that significantly better agreement between the distributions of cloud optical depth retrieved from SEVIRI and from collocated MODIS observations is achieved. (ii) The temporal evolution of cloud properties for a growing convective storm at standard and HRV spatial resolutions are compared, illustrating an improved contrast in growth signatures resulting from the use of the HRV channel. (iii) An example of surface solar irradiance, determined from the retrieved cloud properties, is shown, for which the HRV channel helps to better capture the large spatiotemporal variability induced by convective clouds. These results suggest that incorporating the HRV channel into the retrieval has potential for improving Meteosat-based cloud products for several application domains.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143374/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Increasing the spatial resolution of cloud property retrievals from Meteosat SEVIRI by use of its high-resolution visible channel: implementation and examples
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Deneke, HartwigTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barrientos-Velasco, CarolaTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bley, SebastianESA/ESRIN, Frascati, ITNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hünerbein, AnjaTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lenk, StephanTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Macke, AndreasTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meirink, J. F.KNMI, De Bilt, NLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schroedter-Homscheidt, Marionmarion.schroedter-homscheidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1854-903XNICHT SPEZIFIZIERT
Senf, FabianTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, PingKNMINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Werner, FrankJPL, PasadenaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Witthuhn, JonasTROPOS, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 Juli 2021
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:14
DOI:10.5194/amt-14-5107-2021
Seitenbereich:Seiten 5107-5126
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:cloud, satellite, SEVIRI, HRV, application, solar energy
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Energiesystemdesign
HGF - Programmthema:Energiesystemtransformation
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemtechnologie und -analyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Systemanalyse und Technologiebewertung
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Vernetzte Energiesysteme > Energiesystemanalyse, OL
Hinterlegt von: Schroedter-Homscheidt, Marion
Hinterlegt am:03 Aug 2021 15:29
Letzte Änderung:03 Aug 2021 15:29

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