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The Adaptable 4A Inversion (5AI): description and first XCO2 retrievals from Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) observations

Dogniaux, Matthieu und Crevoisier, Cyril und Armante, Raymond und Capelle, Virginie und Delahaye, Thibault und Cassé, Vincent und De Mazière, Martine und Deutscher, Nicholas M. und Feist, Dietrich G. und Garcia, Omaira E. und Griffith, David W. T. und Hase, Frank und Iraci, Laura T. und Kivi, Rigel und Morino, Isamu und Notholt, Justus und Pollard, David F. und Roehl, Coleen M. und Shiomi, Kei und Strong, Kimberly und Té, Yao und Velazco, Voltaire A. und Warneke, Thorsten (2021) The Adaptable 4A Inversion (5AI): description and first XCO2 retrievals from Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) observations. Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 14 (6), Seiten 4689-4706. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-14-4689-2021. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.5194/amt-14-4689-2021

Kurzfassung

A better understanding of greenhouse gas surface sources and sinks is required in order to address the global challenge of climate change. Space-borne remote estimations of greenhouse gas atmospheric concentrations can offer the global coverage that is necessary to improve the constraint on their fluxes, thus enabling a better monitoring of anthropogenic emissions. In this work, we introduce the Adaptable 4A Inversion (5AI) inverse scheme that aims to retrieve geophysical parameters from any remote sensing observation. The algorithm is based on the Optimal Estimation algorithm, relying on the Operational version of the Automatized Atmospheric Absorption Atlas (4A/OP) radiative transfer forward model along with the Gestion et Étude des Informations Spectroscopiques Atmosphériques: Management and Study of Atmospheric Spectroscopic Information (GEISA) spectroscopic database. Here, the 5AI scheme is applied to retrieve the column-averaged dry air mole fraction of carbon dioxide (XCO2) from a sample of measurements performed by the Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) mission. Those have been selected as a compromise between coverage and the lowest aerosol content possible, so that the impact of scattering particles can be neglected, for computational time purposes. For air masses below 3.0, 5AI XCO2 retrievals successfully capture the latitudinal variations of CO2 and its seasonal cycle and long-term increasing trend. Comparison with ground-based observations from the Total Carbon Column Observing Network (TCCON) yields a bias of 1.30±1.32 ppm (parts per million), which is comparable to the standard deviation of the Atmospheric CO2 Observations from Space (ACOS) official products over the same set of soundings. These nonscattering 5AI results, however, exhibit an average difference of about 3 ppm compared to ACOS results. We show that neglecting scattering particles for computational time purposes can explain most of this difference that can be fully corrected by adding to OCO-2 measurements an average calculated-observed spectral residual correction, which encompasses all the inverse setup and forward differences between 5AI and ACOS. These comparisons show the reliability of 5AI as an optimal estimation implementation that is easily adaptable to any instrument designed to retrieve column-averaged dry air mole fractions of greenhouse gases.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/191172/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The Adaptable 4A Inversion (5AI): description and first XCO2 retrievals from Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) observations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dogniaux, MatthieuLMD, Ecole Polytechnique, Palaiseau, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Crevoisier, CyrilLMD, Ecole Polytechnique, Palaiseau, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Armante, RaymondLMD, Ecole Polytechnique, Palaiseau, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Capelle, VirginieLMD, Ecole Polytechnique, Palaiseau, Francehttps://orcid.org/0000-0002-9912-3742NICHT SPEZIFIZIERT
Delahaye, ThibaultLMD, Ecole Polytechnique, Palaiseau, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cassé, VincentLMD, Ecole Polytechnique, Palaiseau, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
De Mazière, MartineBIRA-IASB, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Deutscher, Nicholas M.University of Wollongong,Wollongong, NSW, Australiahttps://orcid.org/0000-0002-2906-2577NICHT SPEZIFIZIERT
Feist, Dietrich G.DLR, IPA und Univ. Münchenhttps://orcid.org/0000-0002-5890-6687NICHT SPEZIFIZIERT
Garcia, Omaira E.IARC (AEMET), Tenerife, Spainhttps://orcid.org/0000-0002-8395-6440NICHT SPEZIFIZIERT
Griffith, David W. T.University of Wollongong, Wollongong, NSW, Australiahttps://orcid.org/0000-0002-7986-1924NICHT SPEZIFIZIERT
Hase, FrankKIT, Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Iraci, Laura T.NASA, Mountain View, CA, USAhttps://orcid.org/0000-0002-2859-5259NICHT SPEZIFIZIERT
Kivi, RigelFMI, Sodankylä, Finlandhttps://orcid.org/0000-0001-8828-2759NICHT SPEZIFIZIERT
Morino, IsamuNIES, Tsukuba, Japanhttps://orcid.org/0000-0003-2720-1569NICHT SPEZIFIZIERT
Notholt, JustusUniversity of Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pollard, David F.National Institute of Water and Atmospheric Research, Lauder, New Zealandhttps://orcid.org/0000-0001-9923-2984NICHT SPEZIFIZIERT
Roehl, Coleen M.California Institute of Technology, Pasadena, CA, USAhttps://orcid.org/0000-0001-5383-8462NICHT SPEZIFIZIERT
Shiomi, KeiJapan Aerospace Exploration Agency, 2-1-1 Sengen, Tsukuba, Ibaraki, Japanhttps://orcid.org/0000-0002-1206-8614NICHT SPEZIFIZIERT
Strong, KimberlyUniversity of Toronto, Toronto, Canadahttps://orcid.org/0000-0001-9947-1053NICHT SPEZIFIZIERT
Té, YaoLERMA-IPSL, CNRS, Observatoire de Paris, PSL Université, Paris, Fhttps://orcid.org/0000-0001-6405-8074NICHT SPEZIFIZIERT
Velazco, Voltaire A.University of Wollongong, Wollongong, NSW, Australiahttps://orcid.org/0000-0002-1376-438XNICHT SPEZIFIZIERT
Warneke, ThorstenUniversity of Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 Juni 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-14-4689-2021
Seitenbereich:Seiten 4689-4706
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:XCO2, retrieval, satellite, OCO-2, TCCON
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 - LIDAR-Forschung und - Entwicklung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Feist, Dr. Dietrich
Hinterlegt am:30 Nov 2022 15:04
Letzte Änderung:30 Nov 2022 15:04

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