Butz, André and Scheidweiler, Leon and Baumgartner, Andreas and Feist, Dietrich and Gottschaldt, Klaus-Dirk and Jöckel, Patrick and Kern, Bastian and Köhler, Claas Henning and Krutz, David and Lichtenberg, Günter and Marshall, Julia and Paproth, Carsten and Slijkhuis, Sander and Sebastian, Ilse and Strandgren, Johan and Wilzewski, Jonas and Roiger, Anke-Elisabeth (2022) CO2Image: a next generation imaging spectrometer for CO2 point source quantification. EGU General Assembly, 2022-05-23 - 2022-05-27, Vienna, Austria.
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Abstract
CO2Image is a satellite demonstration mission, now in phase B, to be launched by the German Aerospace Center (DLR ) in 2026. The satellite will carry a next generation imaging spectrometer for measuring atmospheric column concentrations of carbon dioxide (CO2). The instrument concept reconciles compact design with fine ground resolution (50-100 m) with decent spectral resolution (1.0-1.3 nm) in the shortwave infrared spectral range (2,000 nm). Thus, CO2Image will enable quantification of point sources with CO2 emission rates of less than 1 MtCO2/a. This will complement global monitoring missions such as CO2M, which are less sensitive to point sources due to their coarser ground resolution, and hyperspectral imagers, which suffer from spectroscopic interference errors that limit the quantification of small sources due to their coarser spectral resolution. Further, CO2Image is sufficiently compact to envision, after successful demonstration, a fleet of sensors operated by public bodies to support and evaluate greenhouse gas emission reduction strategies on community-scales.
Here, we will focus on the design choices and performance analyses carried out for building the mission. We have developed an end-to-end simulator that starts out with realistic atmospheric CO2 concentration fields simulated by large-eddy-simulations of CO2 plumes emitted by various point-sources in a 50x50 km2 tile. The latter represents a typical individual target which CO2Image will sample in less than 100 ms in a pushbroom configuration using forward motion compensation. The simulated concentration fields will be used to create synthetic measurements from instrument parameters. These measurements will then be fed into our retrieval and we will use mass balance methods to estimate the compatible emission rates. We evaluate various performance parameters and hypothetical error sources such as calibration errors in terms of their impact on the emission estimates.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/223273/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Conference or Workshop Item (Other) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | CO2Image: a next generation imaging spectrometer for CO2 point source quantification | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | May 2022 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | Earth Observation, Climate, Instrument, Satellite | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Title: | EGU General Assembly | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Location: | Vienna, Austria | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Type: | international Conference | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Start Date: | 23 May 2022 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event End Date: | 27 May 2022 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Organizer: | EGU | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Earth Observation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | R EO - Earth Observation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | R - Project CO2Image [EO] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Oberpfaffenhofen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Atmospheric Physics > Atmospheric Trace Species Remote Sensing Technology Institute > Experimental Methods Remote Sensing Technology Institute > Atmospheric Processors Institute of Optical Sensor Systems | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Lichtenberg, Günter | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 13 Mar 2026 09:11 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 20 Mar 2026 10:14 |
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