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A method for random uncertainties validation and probing the natural variability with application to TROPOMI on board Sentinel-5P total ozone measurements

Sofieva, Viktoria und Lee, Hei und Tamminen, Johanna und Lerot, Christophe und Romahn, Fabian und Loyola, Diego (2021) A method for random uncertainties validation and probing the natural variability with application to TROPOMI on board Sentinel-5P total ozone measurements. Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 14 (4), Seiten 2993-3002. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-14-2993-2021. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://amt.copernicus.org/articles/14/2993/2021/

Kurzfassung

In this paper, we discuss the method for validation of random uncertainties in the remote sensing measurements based on evaluation of the structure function, i.e., root-mean-square differences as a function of increasing spatiotemporal separation of the measurements. The limit at the zero mismatch provides the experimental estimate of random noise in the data. At the same time, this method allows probing of the natural variability of the measured parameter. As an illustration, we applied this method to the clear-sky total ozone measurements by the TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) on board the Sentinel-5P satellite. We found that the random uncertainties reported by the TROPOMI inversion algorithm, which are in the range 1–2 DU, agree well with the experimental uncertainty estimates by the structure function. Our analysis of the structure function has shown the expected results on total ozone variability: it is significantly smaller in the tropics compared to mid-latitudes. At mid-latitudes, ozone variability is much larger in winter than in summer. The ozone structure function is anisotropic (being larger in the latitudinal direction) at horizontal scales larger than 10–20 km. The structure function rapidly grows with the separation distance. At mid-latitudes in winter, the ozone values can differ by 5 % at separations 300–500 km. The method discussed is a powerful tool in experimental estimates of the random noise in data and studies of natural variability, and it can be used in various applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/146093/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A method for random uncertainties validation and probing the natural variability with application to TROPOMI on board Sentinel-5P total ozone measurements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sofieva, ViktoriaFinnish Meteorological Institute, Helsinki, FinlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lee, HeiFinnish Meteorological Institute, Helsinki, FinlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tamminen, JohannaFinnish Meteorological Institute (FMI), Helsinki, FinlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lerot, ChristopheBIRA-IASB, Bruxelles, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Romahn, FabianFabian.Romahn (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Loyola, DiegoDiego.Loyola (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8547-9350NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 April 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-14-2993-2021
Seitenbereich:Seiten 2993-3002
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:TROPOMI, ozone, random uncertainties
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
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DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atmosphären- und Klimaforschung, R - Spektroskopische Verfahren der Atmosphäre
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: Loyola, Dr.-Ing. Diego
Hinterlegt am:25 Nov 2021 10:43
Letzte Änderung:01 Dez 2021 10:24

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