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Retrieval of greenhouse gases from GOSAT and GOSAT-2 using the FOCAL algorithm

Noël, Stefan und Reuter, Maximilian und Buchwitz, Michael und Borchardt, Jakob und Hilker, Michael und Schneising, Oliver und Bovensmann, Heinrich und Burrows, John P. und Di Noia, Antonio und Parker, Robert J. 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 Liu, Cheng und Morino, Isamu und Notholt, Justus und Oh, Young-Suk und Ohyama, Hirofumi und Petri, Christof und Pollard, David F. und Rettinger, Markus und Roehl, Coleen M. und Rousogenous, Constantina und Sha, Mahesh K. und Shiomi, Kei und Strong, Kimberly und Sussmann, Ralf und Té, Yao und Velazco, Voltaire A. und Vrekoussis, Mihalis und Warneke, Thorsten (2022) Retrieval of greenhouse gases from GOSAT and GOSAT-2 using the FOCAL algorithm. Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 15 (11), Seiten 3401-3437. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-15-3401-2022. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
19MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.5194/amt-15-3401-2022

Kurzfassung

We show new results from an updated version of the Fast atmOspheric traCe gAs retrievaL (FOCAL) retrieval method applied to measurements of the Greenhouse gases Observing SATellite (GOSAT) and its successor GOSAT-2. FOCAL was originally developed for estimating the total column carbon dioxide mixing ratio (XCO2) from spectral measurements made by the Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2). However, depending on the available spectral windows, FOCAL also successfully retrieves total column amounts for other atmospheric species and their uncertainties within one single retrieval. The main focus of the current paper is on methane (XCH4; full-physics and proxy product), water vapour (XH2O) and the relative ratio of semi-heavy water (HDO) to water vapour (delta-D). Due to the extended spectral range of GOSAT-2, it is also possible to derive information on carbon monoxide (XCO) and nitrous oxide (XN2O) for which we also show first results. We also present an update on XCO2 from both instruments. For XCO2, the new FOCAL retrieval (v3.0) significantly increases the number of valid data compared with the previous FOCAL retrieval version (v1) by 50 % for GOSAT and about a factor of 2 for GOSAT-2 due to relaxed pre-screening and improved post-processing. All v3.0 FOCAL data products show reasonable spatial distribution and temporal variations. Comparisons with the Total Carbon Column Observing Network (TCCON) result in station-to-station biases which are generally in line with the reported TCCON uncertainties. With this updated version of the GOSAT-2 FOCAL data, we provide a first total column average XN2O product. Global XN2O maps show a gradient from the tropics to higher latitudes on the order of 15 ppb, which can be explained by variations in tropopause height. The new GOSAT-2 XN2O product compares well with TCCON. Its station-to-station variability is lower than 2 ppb, which is about the magnitude of the typical N2O variations close to the surface. However, both GOSAT-2 and TCCON measurements show that the seasonal variations in the total column average XN2O are on the order of 8 ppb peak-to-peak, which can be easily resolved by the GOSAT-2 FOCAL data. Noting that only few XN2O measurements from satellites exist so far, the GOSAT-2 FOCAL product will be a valuable contribution in this context.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/191249/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Retrieval of greenhouse gases from GOSAT and GOSAT-2 using 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, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hilker, MichaelUniversity of Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schneising, OliverUniversity of Bremen, Bremen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-1725-8246NICHT 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
Parker, Robert J.University of Leicester, UKhttps://orcid.org/0000-0002-0801-0831NICHT 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
Liu, ChengUniversity of Science and Technology of China, Hefei, Chinahttps://orcid.org/0000-0002-3759-9219NICHT SPEZIFIZIERT
Morino, IsamuNIES, Tsukuba, Japanhttps://orcid.org/0000-0003-2720-1569NICHT SPEZIFIZIERT
Notholt, JustusUniversity of Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Oh, Young-SukNational Institute of Meteorological Sciences 33, Seohobuk-ro, Seogwipo-si, Jeju-do 63568, Republic of Koreahttps://orcid.org/0000-0001-8010-1597NICHT 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
Pollard, David F.National Institute of Water and Atmospheric Research, Lauder, New Zealandhttps://orcid.org/0000-0001-9923-2984NICHT SPEZIFIZIERT
Rettinger, MarkusKIT, Garmisch-Partenkirchen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roehl, Coleen M.California Institute of Technology, Pasadena, CA, USAhttps://orcid.org/0000-0001-5383-8462NICHT SPEZIFIZIERT
Rousogenous, ConstantinaCARE-C, The Cyprus Institute, Nicosia, Cyprushttps://orcid.org/0000-0001-9505-5239NICHT SPEZIFIZIERT
Sha, Mahesh K.BIRA-IASB, 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
Strong, KimberlyUniversity of Toronto, Toronto, Canadahttps://orcid.org/0000-0001-9947-1053NICHT SPEZIFIZIERT
Sussmann, RalfKIT, Garmisch-Partenkirchen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Té, YaoCNRS, Observatoire de Paris, PSL Université, 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
Vrekoussis, MihalisEnergy Environment and Water Research Center, Cyprus Institute, Nicosia, Cyprushttps://orcid.org/0000-0001-8292-8352NICHT SPEZIFIZIERT
Warneke, ThorstenUniversity of Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 Juni 2022
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:15
DOI:10.5194/amt-15-3401-2022
Seitenbereich:Seiten 3401-3437
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Satellite, remote sensing, retrieval, CO2, CH4, GOSAT, GOSAT-2, TCCON, FOCAL
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
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Atmosphärische Spurenstoffe
Hinterlegt von: Feist, Dr. Dietrich
Hinterlegt am:30 Nov 2022 14:36
Letzte Änderung:30 Nov 2022 14:36

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