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XCO2 retrieval for GOSAT and GOSAT-2 based on the FOCAL algorithm

Noël, Stefan und Reuter, Maximilian und Buchwitz, Michael und Borchardt, Jakob und Hilker, Michael und Bovensmann, Heinrich und Burrows, John P. und Di Noia, Antonio und Suto, Hiroshi und Yoshida, Yukio und Buschmann, Matthias und Deutscher, Nicholas M. und Feist, Dietrich G. und Griffith, David W. T. und Hase, Frank und Kivi, Rigel und Morino, Isamu und Notholt, Justus und Ohyama, Hirofumi und Petri, Christof und Podolske, James R. und Pollard, David F. und Sha, Mahesh K. und Shiomi, Kei und Sussmann, Ralf und Té, Yao und Velazco, Voltaire A. und Warneke, Thorsten (2021) XCO2 retrieval for GOSAT and GOSAT-2 based on the FOCAL algorithm. Atmospheric Measurement Techniques, 14 (5), Seiten 3837-3869. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-14-3837-2021. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
10MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.5194/amt-14-3837-2021

Kurzfassung

Since 2009, the Greenhouse gases Observing SATellite (GOSAT) has performed radiance measurements in the near-infrared (NIR) and shortwave infrared (SWIR) spectral region. From February 2019 onward, data from GOSAT-2 have also been available. We present the first results from the application of the Fast atmOspheric traCe gAs retrievaL (FOCAL) algorithm to derive column-averaged dry-air mole fractions of carbon dioxide (XCO2) from GOSAT and GOSAT-2 radiances and their validation. FOCAL was initially developed for OCO-2 XCO2 retrievals and allows simultaneous retrievals of several gases over both land and ocean. Because FOCAL is accurate and numerically very fast, it is currently being considered as a candidate algorithm for the forthcoming European anthropogenic CO2 Monitoring (CO2M) mission to be launched in 2025. We present the adaptation of FOCAL to GOSAT and discuss the changes made and GOSAT specific additions. This particularly includes modifications in pre-processing (e.g. cloud detection) and post-processing (bias correction and filtering). A feature of the new application of FOCAL to GOSAT and GOSAT-2 is the independent use of both S- and P-polarisation spectra in the retrieval. This is not possible for OCO-2, which measures only one polarisation direction. Additionally, we make use of GOSAT's wider spectral coverage compared to OCO-2 and derive not only XCO2, water vapour (H2O), and solar-induced fluorescence (SIF) but also methane (XCH4), with the potential for further atmospheric constituents and parameters like semi-heavy water vapour (HDO). In the case of GOSAT-2, the retrieval of nitrous oxide (XN2O) and carbon monoxide (CO) may also be possible. Here, we concentrate on the new FOCAL XCO2 data products. We describe the generation of the products as well as applied filtering and bias correction procedures. GOSAT-FOCAL XCO2 data have been produced for the time interval 2009 to 2019. Comparisons with other independent GOSAT data sets reveal agreement of long-term temporal variations within about 1 ppm over 1 decade; differences in seasonal variations of about 0.5 ppm are observed. Furthermore, we obtain a station-to-station bias of the new GOSAT-FOCAL product to the ground-based Total Carbon Column Observing Network (TCCON) of 0.56 ppm with a mean scatter of 1.89 ppm. The GOSAT-2-FOCAL XCO2 product is generated in a similar way as the GOSAT-FOCAL product, but with adapted settings. All GOSAT-2 data until the end of 2019 have been processed. Because of this limited time interval, the GOSAT-2 results are considered to be preliminary only, but first comparisons show that these data compare well with the GOSAT-FOCAL results and also TCCON.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/191223/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:XCO2 retrieval for GOSAT and GOSAT-2 based on the FOCAL algorithm
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Noël, StefanUniversity of Bremen, Bremen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-5216-9110NICHT SPEZIFIZIERT
Reuter, MaximilianUniversity of Bremen, Bremen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-9141-3895NICHT SPEZIFIZIERT
Buchwitz, MichaelUniversity of Bremen, Bremen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-7616-1837NICHT SPEZIFIZIERT
Borchardt, JakobUniversity of Bremen, Bremen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-2380-0823NICHT SPEZIFIZIERT
Hilker, MichaelUniversity of Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bovensmann, HeinrichUniversity of Bremen, Bremen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-8882-4108NICHT SPEZIFIZIERT
Burrows, John P.University of Bremen, Bremen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-1547-8130NICHT SPEZIFIZIERT
Di Noia, AntonioUniversity of Leicester, UKhttps://orcid.org/0000-0002-5052-0763NICHT SPEZIFIZIERT
Suto, HiroshiJAXA, Tsukuba, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yoshida, YukioNIES, Tsukuba, Japanhttps://orcid.org/0000-0002-3515-1488NICHT SPEZIFIZIERT
Buschmann, MatthiasUniversity of Bremen, Bremen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-5077-9524NICHT 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
Griffith, David W. T.University of Wollongong,Wollongong, NSW, Australiahttps://orcid.org/0000-0002-7986-1924NICHT SPEZIFIZIERT
Hase, FrankKIT, Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT 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
Ohyama, HirofumiNIES, Tsukuba, Japanhttps://orcid.org/0000-0003-2109-9874NICHT SPEZIFIZIERT
Petri, ChristofUniversity of Bremen, Bremen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-7010-5532NICHT SPEZIFIZIERT
Podolske, James R.NASA, Moffett Field, CA USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pollard, David F.Nat. Inst. of Water and Atmospheric Research, Lauder, New Zealandhttps://orcid.org/0000-0001-9923-2984NICHT SPEZIFIZIERT
Sha, Mahesh K.BIRA-IASB, 1180 Brussels, Belgiumhttps://orcid.org/0000-0003-1440-1529NICHT SPEZIFIZIERT
Shiomi, KeiJapan Aerospace Exploration Agency, Sengen, Tsukuba, Ibaraki, Japanhttps://orcid.org/0000-0002-1206-8614NICHT SPEZIFIZIERT
Sussmann, RalfKIT, Garmisch-Partenkirchen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Té, YaoCNRS, Observatoire de Paris, PSL, Paris, Francehttps://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:6 Mai 2021
Erschienen in:Atmospheric Measurement Techniques
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-14-3837-2021
Seitenbereich:Seiten 3837-3869
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:satellite, remote sensing, XCO2, retrieval, GOSAT, OCO-2, TCCON
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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 11:29
Letzte Änderung:30 Nov 2022 11:29

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