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Vientos - A New Satellite Mission Concept for 3D Wind Measurements by Combining Passive Water Vapor Sounders with Doppler Wind Lidar

Zeng, Xubin und Su, Hui und Hristova-Veleva, Svetla und Posselt, Derek J. und Atlas, Robert und Brown, Shannon T. und Dixon, Ross D. und Fetzer, Eric und Galarneau, Thomas J. und Hardesty, Michael und Jiang, Jonathan H. und Kangaslahti, Pekka P. und Ouyed, Amir und Pagano, Thomas S. und Reitebuch, Oliver und Roca, Remy und Stoffelen, Ad und Tucker, Sara und Wilson, Anna und Wu, Longtao und Yanovsky, Igor (2024) Vientos - A New Satellite Mission Concept for 3D Wind Measurements by Combining Passive Water Vapor Sounders with Doppler Wind Lidar. Bulletin of the American Meteorological Society, 105 (2), E357-E369. American Meteorological Society. doi: 10.1175/BAMS-D-22-0283.1. ISSN 0003-0007.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1175/BAMS-D-22-0283.1

Kurzfassung

It is challenging to accurately characterize the three-dimensional distribution of horizontal wind vectors (known as 3D winds). Feature-matching satellite cloud top or water vapor fields have been used for decades to retrieve atmospheric motion vectors, but this approach is mostly limited to a single and uncertain pressure level at a given time. Satellite wind lidar measurements are expected to provide more accurate data and capture the line-of-sight wind for clear skies, within cirrus clouds, and above thick clouds, but only along a curtain parallel to the satellite track. Here we propose Vientos—a new satellite mission concept that combines two or more passive water vapor sounders with Doppler wind lidar to measure 3D winds. The need for 3D wind observations is highlighted by inconsistencies in reanalysis estimates, particularly under precipitating conditions. Recent studies have shown that 3D winds can be retrieved using water vapor observations from two polar-orbiting satellites separated by 50min, with the help of advanced optical flow algorithms. These winds can be improved through the incorporation of a small number of collocated higher-accuracy measurements via machine learning. The Vientos concept would enable simultaneous measurements of 3D winds, temperature, and humidity, and is expected to have a significant impact on scientific research, weather prediction, and other applications. For example, it can help better understand and predict the preconditions for organized convection. This article summarizes recent results, presents the Vientos mission architecture, and discusses implementation scenarios for a 3D wind mission under current budget constraints.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/203310/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Vientos - A New Satellite Mission Concept for 3D Wind Measurements by Combining Passive Water Vapor Sounders with Doppler Wind Lidar
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zeng, XubinUniversity of Arizona, Tucson, ArizonaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Su, HuiUniversity of Science and Technology, Hong Kong, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hristova-Veleva, SvetlaCalifornia Institute of Technology, Pasadena, CaliforniaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Posselt, Derek J.California Institute of Technology, Pasadena, CaliforniaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Atlas, RobertNOAA, Miami, FloridaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brown, Shannon T.California Institute of Technology, Pasadena, CaliforniaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dixon, Ross D.University of Nebraska–Lincoln, Lincoln, NebraskaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fetzer, EricCalifornia Institute of Technology, Pasadena, CaliforniaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Galarneau, Thomas J.NOAA, Norman, OklahomaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hardesty, MichaelUniversity of Colorado Boulder, Boulder, ColoradoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jiang, Jonathan H.California Institute of Technology, Pasadena, CaliforniaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kangaslahti, Pekka P.California Institute of Technology, Pasadena, CaliforniaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ouyed, AmirUniversity of Arizona, Tucson, ArizonaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pagano, Thomas S.California Institute of Technology, Pasadena, CaliforniaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reitebuch, OliverDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8503-0094NICHT SPEZIFIZIERT
Roca, RemyCNRS, CNES, IRD, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stoffelen, AdKNMI, De Bilt, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tucker, SaraBall Aerospace, Boulder, ColoradoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wilson, AnnaUniversity of California, San Diego, La Jolla, CaliforniaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wu, LongtaoCalifornia Institute of Technology, Pasadena, CaliforniaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yanovsky, IgorCalifornia Institute of Technology, Pasadena, CaliforniaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Februar 2024
Erschienen in:Bulletin of the American Meteorological Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:105
DOI:10.1175/BAMS-D-22-0283.1
Seitenbereich:E357-E369
Verlag:American Meteorological Society
ISSN:0003-0007
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Satellite Wind, Dynamics; Wind shear; Wind; Convective storms; Satellite observations; Machine learning
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 ADM III Forts.
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Reitebuch, Dr. Oliver
Hinterlegt am:18 Mär 2024 11:21
Letzte Änderung:06 Dez 2024 08:58

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