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Retrieval of aerosol optical depth over the Arctic cryosphere during spring and summer using satellite observations

Swain, Basudev und Vountas, Marco und Deroubaix, Adrien und Lelli, Luca und Ziegler, Yanick und Jafariserajehlou, Soheila und Gunthe, Sachin und Herber, Andreas und Ritter, Christoph und Bösch, Hartmut und Burrows, John Philip (2024) Retrieval of aerosol optical depth over the Arctic cryosphere during spring and summer using satellite observations. Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 17, Seiten 359-375. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-17-359-2024. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://amt.copernicus.org/articles/17/359/2024/amt-17-359-2024.html

Kurzfassung

The climate in the Arctic has warmed much more quickly in the last 2 to 3 decades than at the mid-latitudes, i.e., during the Arctic amplification (AA) period. Radiative forcing in the Arctic is influenced both directly and indirectly by aerosols. However, their observation from ground or airborne instruments is challenging, and thus measurements are sparse. In this study, total aerosol optical depth (AOD) is determined from top-of-atmosphere reflectance measurements by the Advanced Along-Track Scanning Radiometer (AATSR) on board ENVISAT over snow and ice in the Arctic using a retrieval called AEROSNOW for the period 2003 to 2011. AEROSNOW incorporates an existing aerosol retrieval algorithm with a cloud-masking algorithm, alongside a novel quality-flagging methodology specifically designed for implementation in the high Arctic region (≥ 72 N). We use the dual-viewing capability of the AATSR instrument to accurately determine the contribution of aerosol to the reflection at the top of the atmosphere for observations over the bright surfaces of the cryosphere in the Arctic. The AOD is retrieved assuming that the surface reflectance observed by the satellite can be well parameterized by a bidirectional snow reflectance distribution function (BRDF). The spatial distribution of AOD shows that high values in spring (March, April, May) and lower values in summer (June, July, August) are observed. The AEROSNOW AOD values are consistent with those from collocated Aerosol Robotic Network (AERONET) measurements, with no systematic bias found as a function of time. The AEROSNOW AOD in the high Arctic was validated by comparison with ground-based measurements at the PEARL, OPAL, Hornsund, and Thule stations. The AEROSNOW AOD value is less than 0.15 on average, and the linear regression of AEROSNOW and AERONET total AOD yields a slope of 0.98, a Pearson correlation coefficient of R=0.86, and a root mean square error (RMSE) of =0.01 for the monthly scale in both spring and summer. The AEROSNOW observation of increased AOD values over the high Arctic cryosphere during spring confirms clearly that Arctic haze events were well captured by this dataset. In addition, the AEROSNOW AOD results provide a novel and unique total AOD data product for the springtime and summertime from 2003 to 2011. These AOD values, retrieved from spaceborne observation, provide a unique insight into the high Arctic cryospheric region at high spatial resolution and temporal coverage.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/202217/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Retrieval of aerosol optical depth over the Arctic cryosphere during spring and summer using satellite observations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Swain, Basudevbasudev (at) iup.physik.uni-bremen.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vountas, Marcovountas (at) iup.physik.uni-bremen.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Deroubaix, AdrienATMOS, École Polytechnique, Université Paris-Saclay, FrankreichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lelli, Lucaluca.lelli (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6698-1388NICHT SPEZIFIZIERT
Ziegler, YanickKarlsruhe Institute of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jafariserajehlou, SoheilaRHEA GroupNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gunthe, SachinIndian Institute of Technology MadrasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Herber, AndreasAlfed-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, TelegrafenbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ritter, ChristophAlfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, TelegrafenbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bösch, HartmutUniversität BremenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Burrows, John PhilipInstitute of Environmental Physics, University of Bremen, D-28334 Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2024
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:17
DOI:10.5194/amt-17-359-2024
Seitenbereich:Seiten 359-375
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Eck, Thomasthomas.f.eck (at) nasa.govNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Aerosols, Arctic, retrieval
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
Standort: Berlin-Adlershof , Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: Lelli, Luca
Hinterlegt am:26 Jan 2024 09:33
Letzte Änderung:30 Jan 2024 10:25

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