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Evaluation of cloud height, optical thickness, and phase retrievals from the CHROMA algorithm applied to Sentinel-3 OLCI data

Sayer, A.M. und Cairns, Brian und Knobelspiesse, Kirk und Lelli, Luca und Rajapakshe, Chamara und Giangrande, Scott und Thomas, Gareth und Zhang, Damao (2025) Evaluation of cloud height, optical thickness, and phase retrievals from the CHROMA algorithm applied to Sentinel-3 OLCI data. Atmospheric Measurement Techniques. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-18-6681-2025. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: https://amt.copernicus.org/articles/18/6681/2025/

Kurzfassung

We previously developed the Cloud Height Retrieval from O2 Molecular Absorption (CHROMA) algorithm for the Ocean Color Instrument (OCI) on the new NASA Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem (PACE) mission. Here, we apply CHROMA to observations from the Ocean Land Colour Instrument (OLCI) to guide expectations for PACE, as it will take some time to obtain large-scale validation data for OCI. We use cloud top height (CTH), phase, and (for liquid clouds) cloud optical thickness (COT) data from the ground-based Atmospheric Radiation Measurement (ARM) network to evaluate the OLCI retrievals. We found that OLCI and Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) CTH compare similarly well to the ARM reference. OLCI has a tendency to underestimate CTH as CTH increases, and algorithm assumptions about cloud geometric thickness may contribute to this. ARM COT from multifilter shadowband radiometers (MFRSR) and Sun photometers are well-correlated with one another, albeit with a roughly 30 % offset on average; OLCI and MODIS COT agree more closely with the MFRSR data. OLCI retrieval uncertainty estimates show skill at telling low-uncertainty cases from high-uncertainty ones, although CTH uncertainties are underestimated. Additionally, we compare the OLCI data to satellite retrievals based on thermal infrared measurements from MODIS and and Sea and Land Surface Temperature Radiometer (SLSTR) data. Differences are broadly consistent with physical expectations based on the A-band vs. thermal techniques, although one key challenge in such aggregated comparisons is different cloud masking sensitivities and algorithm failure rates meaning additional sampling differences are introduced. We conclude by discussing the transition to and possible enhancements for PACE OCI.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/214718/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Evaluation of cloud height, optical thickness, and phase retrievals from the CHROMA algorithm applied to Sentinel-3 OLCI data
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sayer, A.M.Goddard Earth Sciences Technology and Research (GESTAR) II, University of MarylandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cairns, BrianNASA Goddard Institute for Space Studies, New York, New YorkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knobelspiesse, KirkNASA Goddard Space Flight CenterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lelli, Lucaluca.lelli (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6698-1388186925095
Rajapakshe, ChamaraNASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giangrande, ScottEnvironmental and Climate Sciences Department, Brookhaven National Laboratory, Upton, NY, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, GarethRAL, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhang, DamaoPacific Northwest National Laboratory, Richland, WA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 Juni 2025
Erschienen in:Atmospheric Measurement Techniques
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.5194/amt-18-6681-2025
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Cloud, PACE, oxygen A band
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 - Atmosphären- und Klimaforschung
Standort: Berlin-Adlershof , Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: Lelli, Luca
Hinterlegt am:30 Jun 2025 10:27
Letzte Änderung:18 Nov 2025 13:53

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