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Application of the Fast Atmospheric Line-by-Line Code with Aerosol and Cloud Scattering (FALCAS) to TROPOMI Total Column Water Vapour Retrievals in the SWIR Band

Son, Han Deul und Dmitry, Efremenko und Philipp, Hochstaffl (2026) Application of the Fast Atmospheric Line-by-Line Code with Aerosol and Cloud Scattering (FALCAS) to TROPOMI Total Column Water Vapour Retrievals in the SWIR Band. Remote Sensing, 18 (6). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs18081180. ISSN 2072-4292.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
10MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2072-4292/18/8/1180

Kurzfassung

Fast radiative transfer models are essential for the efficient processing of hyperspectral satellite data in trace gas retrievals, as full multi-stream radiative transfer simulations are computationally demanding. We present FALCAS (Fast Atmospheric Line-by-line Code with Aerosol and Cloud Scattering), a surrogate forward model combining line-by-line radiative transfer with the virtual isotropic scattering layer approximation adopted from FOCAL. FALCAS retains much of the accuracy of full multi-stream calculations while enabling rapid simulations. Previously validated against synthetic spectra from a discrete ordinate radiative transfer model, FALCAS is here applied to real measurements from the TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) to retrieve total column water vapour (TCWV) in the shortwave infrared band around 2.3 μm. Retrieval results are compared to the operational TROPOMI Level-2 TCWV from the CH4 product. As this comparison is performed against an operational product from the same instrument, it represents an intercomparison rather than an evaluation against an independent reference dataset. FALCAS retrievals show a Pearson correlation coefficient greater than 0.99 with the operational data, and after empirical bias correction, the mean absolute bias across all regions is 1.45 mol m−2 (0.12% relative) and the mean RMSE is 39.24 mol m−2 (3.85% relative). These results demonstrate that FALCAS shows strong agreement with the operational TROPOMI Level-2 TCWV product, offering substantial computational advantages for large-scale processing.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/224583/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Application of the Fast Atmospheric Line-by-Line Code with Aerosol and Cloud Scattering (FALCAS) to TROPOMI Total Column Water Vapour Retrievals in the SWIR Band
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Son, Han Deulhan.son (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-9006-3086215445139
Dmitry, Efremenkodmitry.efremenko (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7449-5072NICHT SPEZIFIZIERT
Philipp, Hochstafflphilipp.hochstaffl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9537-3050NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 April 2026
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:18
DOI:10.3390/rs18081180
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Su, WenjingUniversity of Science and Technology of ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Luo, NanaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chen, YujiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:fast radiative transfer; surrogate forward modelling; multiple scattering approximation; hyperspectral retrieval; total column water vapour; TROPOMI; shortwave infrared
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 - Optische Fernerkundung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: Son, Han Deul
Hinterlegt am:22 Mai 2026 12:09
Letzte Änderung:22 Mai 2026 12:09

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