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An improved tropospheric NO2 research product from TROPOMI over 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 Roozendael, M. Van und Loyola, Diego (2022) An improved tropospheric NO2 research product from TROPOMI over Europe. Sentinel-5P Mission: 5 years anniversary, 10-14 Oct 2022, Taormina, Italy.

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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. Furthermore, the use of TROPOMI tropospheric NO2 columns for air quality monitoring in Europe will be discussed. The DLR NO2 retrieval algorithm for TROPOMI follows a three-step scheme: (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. Striping patterns of slant columns are corrected using an empirical method based on the daily averaged across-track variability of NO2 slant columns over clean regions. 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 geometry-dependent effective Lambertian equivalent reflectivity (GE_LER) and directionally dependent (DLER) data obtained from TROPOMI measurements with a higher spatial resolution. As surface albedo is an important parameter for accurate retrievals of trace gas columns, the effect of surface albedo on TROPOMI NO2 retrieval is investigated by comparing results applying different surface albedo datasets. To account for the varying sensitivity of the satellite to NO2 at different altitudes, mesoscale-resolution a priori NO2 profiles obtained from the regional chemistry transport model POLYPHEMUS/DLR and LOTOS-EUROS are used. The cloud correction in the TROPOMI NO2 retrieval is improved using a Clouds-As-Layers (CAL) model from the ROCINN cloud algorithm which is more representative of the real situation than a 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 results 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 chemistry transport models to analyse the effect of traffic emission on air quality in Europe.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/194304/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:An improved tropospheric NO2 research product from TROPOMI over 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 for Chemistry, MainzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Khorsandi, EhsanEhsan.Khorsandi (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baier, FrankFrank.Baier (at) dlr.deNICHT 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:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:TROPOMI, Sentinel-5P, NO2, retrieval
Veranstaltungstitel:Sentinel-5P Mission: 5 years anniversary
Veranstaltungsort:Taormina, Italy
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:10-14 Oct 2022
Veranstalter :Copernicus, European Space Agency
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 - Projekt Klimarelevanz von atmosphärischen Spurengasen, Aerosolen und Wolken, R - Spektroskopische Verfahren der Atmosphäre
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Atmosphäre
Hinterlegt von: Seo, Sora
Hinterlegt am:15 Mär 2023 11:01
Letzte Änderung:19 Apr 2023 18:13

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