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Glyoxal tropospheric column retrievals from TROPOMI – multi-satellite intercomparison and ground-based validation

Lerot, Christophe und Hendrick, F. und Van Roozendael, M. und Alvarado, Leonardo und Richter, A. und De Smedt, Isabelle und Theys, N. und Vlietinck, Jonas und Yu, Huan und van Gent, Jeroen und Stravrakou, Trissevgeni und Muller, J.F. und Valks, Pieter und Loyola, Diego und Irie, Hitoshi und Kumar, Vinod und Wagner, Thomas und Schreier, Stefan und Sinha, Vinayak und Wang, Ting und Wang, Pucai und Retscher, Christian (2021) Glyoxal tropospheric column retrievals from TROPOMI – multi-satellite intercomparison and ground-based validation. Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 14 (12), Seiten 7775-7807. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-14-7775-2021. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
27MB

Offizielle URL: https://amt.copernicus.org/articles/14/7775/2021/

Kurzfassung

We present the first global glyoxal (CHOCHO) tropospheric column product derived from the TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) on board the Sentinel-5 Precursor satellite. Atmospheric glyoxal results from the oxidation of other non-methane volatile organic compounds (NMVOCs) and from direct emissions caused by combustion processes. Therefore, this product is a useful indicator of VOC emissions. It is generated with an improved version of the BIRA-IASB scientific retrieval algorithm relying on the differential optical absorption spectroscopy (DOAS) approach. Among the algorithmic updates, the DOAS fit now includes corrections to mitigate the impact of spectral misfits caused by scene brightness inhomogeneity and strong NO2 absorption. The product comes along with a full error characterization, which allows for providing random and systematic error estimates for every observation. Systematic errors are typically in the range of 1 ×10^14–3 ×10^14 molec. cm−2 (∼30 %–70 % in emission regimes) and originate mostly from a priori data uncertainties and spectral interferences with other absorbing species. The latter may be at the origin, at least partly, of an enhanced glyoxal signal over equatorial oceans, and further investigation is needed to mitigate them. Random errors are large ( molec. cm−2) but can be reduced by averaging observations in space and/or time. Benefiting from a high signal-to-noise ratio and a large number of small-size observations, TROPOMI provides glyoxal tropospheric column fields with an unprecedented level of detail. Using the same retrieval algorithmic baseline, glyoxal column data sets are also generated from the Ozone Monitoring Instrument (OMI) on Aura and from the Global Ozone Monitoring Experiment-2 (GOME-2) on board Metop-A and Metop-B. Those four data sets are intercompared over large-scale regions worldwide and show a high level of consistency. The satellite glyoxal columns are also compared to glyoxal columns retrieved from ground-based Multi-AXis DOAS (MAX-DOAS) instruments at nine stations in Asia and Europe. In general, the satellite and MAX-DOAS instruments provide consistent glyoxal columns both in terms of absolute values and variability. Correlation coefficients between TROPOMI and MAX-DOAS glyoxal columns range between 0.61 and 0.87. The correlation is only poorer at one mid-latitude station, where satellite data appear to be biased low during wintertime. The mean absolute glyoxal columns from satellite and MAX-DOAS generally agree well for low/moderate columns with differences of less than 1×10^14 molec. cm−2. A larger bias is identified at two sites where the MAX-DOAS columns are very large. Despite this systematic bias, the consistency of the satellite and MAX-DOAS glyoxal seasonal variability is high.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/147719/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Glyoxal tropospheric column retrievals from TROPOMI – multi-satellite intercomparison and ground-based validation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lerot, Christophechristophe.lerot (at) aeronomie.beNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hendrick, F.Royal Belgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Van Roozendael, M.Michel.VanRoozendael (at) aeronomie.beNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alvarado, LeonardoAlfred Wegener Institute, Bremerhaven, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-4802-3872NICHT SPEZIFIZIERT
Richter, A.Inst. f. Physik der Atmosphäre, Univ. Bremen, BremenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
De Smedt, IsabelleBelgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, Belgiumhttps://orcid.org/0000-0002-3541-7725NICHT SPEZIFIZIERT
Theys, N.Nicolas.Theys (at) aeronomie.beNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vlietinck, JonasBelgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yu, HuanBelgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
van Gent, Jeroenjeroen.vangent (at) aeronomie.beNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stravrakou, TrissevgeniBelgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Muller, J.F.Belgian Institute for Space Aeronomy, Brussels, BNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Valks, PieterPieter.Valks (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2846-7863NICHT SPEZIFIZIERT
Loyola, DiegoDiego.Loyola (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8547-9350NICHT SPEZIFIZIERT
Irie, HitoshiCenter for Environmental Remote Sensing, Chiba University (Chiba U), Chiba, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kumar, VinodMax Planck Institute for Chemistry, Mainz, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, Thomasthomas.wagner (at) mpic.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schreier, StefanInstitute of Meteorology and Climatology, University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sinha, VinayakDepartment of Earth and Environmental Sciences, Indian Institute of Science Education and Research (IISER), Mohali, Indiahttps://orcid.org/0000-0002-5508-0779NICHT SPEZIFIZIERT
Wang, TingInstitute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, PucaiInstitute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Retscher, ChristianDirectorate of Earth Observation Programmes, European Space Agency (ESA), ESRIN, 00044 Frascati, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 Dezember 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-14-7775-2021
Seitenbereich:Seiten 7775-7807
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Glyoxal, TROPOMI, Sentinel-5 Precursor, satellite, air quality
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 - Atmosphären- und Klimaforschung, R - Spektroskopische Verfahren der Atmosphäre
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: Valks, Dr. Pieter
Hinterlegt am:20 Dez 2021 12:58
Letzte Änderung:02 Feb 2022 18:22

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