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A tropospheric NO2 research product from TROPOMI for air quality applications in Europe

Seo, Sora und Valks, Pieter und Liu, Song und Pinardi, Gaia und Xu, Jian und Chan, Ka Lok und Argyrouli, Athina und Lutz, Ronny und Beirle, Steffen und Khorsandi, Ehsan und Baier, Frank und Dammers, E. und Roozendael, M. Van und Loyola, Diego (2022) A tropospheric NO2 research product from TROPOMI for air quality applications in Europe. EUMETSAT Meteorological Satellite Conference 2022, 2022-09-19 - 2022-09-23, Brussels, Belgium.

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Kurzfassung

This study focuses on a tropospheric NO₂ research product from TROPOMI measurements over Europe based on an improved retrieval algorithm. We present an overview of the DLR NO₂ algorithm and validation with ground-based measurements. In addition, the use of TROPOMI tropospheric NO₂ columns for air quality purposes in Europe will be discussed. The DLR NO₂ retrieval algorithm for TROPOMI consists of mainly three steps: (1) the spectral fitting of the slant column based on the differential optical absorption spectroscopy (DOAS) method, (2) the separation of stratospheric and tropospheric contributions, and (3) the conversion of the slant column to a vertical column using an air mass factor (AMF) calculation. To calculate the NO₂ slant columns, a 405-465 nm fitting window is applied in the DOAS fit for consistency with other NO₂ retrievals from OMI and TROPOMI. Absorption cross-sections of interfering species and a linear intensity offset correction are applied. The stratospheric NO₂ columns are estimated using a directionally dependent STRatospheric Estimation Algorithm from Mainz (DSTREAM) method to correct for the dependency of the stratospheric NO₂ on the viewing geometry. For AMF computation, the climatological OMI surface albedo database is replaced by the geometry-dependent effective Lambertian equivalent reflectivity (GE_LER) and directionally dependent (DLER) data obtained from TROPOMI measurements with higher spatial resolution. As surface albedo is an important parameter for accurate retrieval of trace gas columns, the effect of surface albedo in TROPOMI NO₂ retrieval was investigated by comparing results applying different surface albedo datasets. Mesoscale-resolution a priori NO₂ profiles obtained from the regional chemistry transport model POLYPHEMUS/DLR and LOTOS-EUROS are used. The cloud correction in this TROPOMI NO₂ retrieval is improved using the Clouds-As-Layers (CAL) model from the ROCINN cloud algorithm which is more representative of the real situation than the Clouds-As-Reflecting-Boundaries (CRB) model. Validation of the TROPOMI tropospheric NO₂ columns is performed by comparisons with ground-based MAX-DOAS measurements at nine European stations with urban/suburban conditions. The improved DLR tropospheric NO₂ product shows a similar seasonal variation and good agreement with MAX-DOAS measurements. In particular, the retrievals applying a priori NO₂ profiles from the regional model with a high spatial resolution and recent emission inventory improve an underestimation in TROPOMI tropospheric NO₂ columns in polluted urban areas. Finally, we present the use of the TROPOMI tropospheric NO₂ research product in the regional POLYPHEMUS and LOTOS-EUROS chemistry transport models to analyse the effect of traffic emission on air quality in Germany with the framework of the S-VELD project.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/194302/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:A tropospheric NO2 research product from TROPOMI for air quality applications in Europe
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Seo, Sorasora.seo (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1889-4802NICHT SPEZIFIZIERT
Valks, PieterPieter.Valks (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2846-7863NICHT SPEZIFIZIERT
Liu, SongSong.Liu (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pinardi, GaiaBIRA-IASBNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Xu, Jianjian.xu (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2348-125XNICHT SPEZIFIZIERT
Chan, Ka LokKa.Chan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Argyrouli, Athinaathina.argyrouli (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lutz, RonnyRonny.Lutz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7215-3642NICHT SPEZIFIZIERT
Beirle, SteffenMPI fuer Chemie, MainzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Khorsandi, EhsanEhsan.Khorsandi (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baier, FrankFrank.Baier (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dammers, E.TNO Netherlands Organisation for Applied Scientific ResearchNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roozendael, M. VanRoyal Belgian Institute for Space Aeronomy (BIRA-IASB)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Loyola, DiegoDiego.Loyola (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8547-9350NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:TROPOMI, Sentitnel-5P, NO2, retrieval
Veranstaltungstitel:EUMETSAT Meteorological Satellite Conference 2022
Veranstaltungsort:Brussels, Belgium
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:19 September 2022
Veranstaltungsende:23 September 2022
Veranstalter :EUMETSAT
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 - Spektroskopische Verfahren der Atmosphäre, R - Projekt Klimarelevanz von atmosphärischen Spurengasen, Aerosolen und Wolken
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Atmosphäre
Hinterlegt von: Seo, Sora
Hinterlegt am:15 Mär 2023 10:57
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:55

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