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Synthetic Study of a Surrogate-Model-Based CO2/CH4 Retrieval Algorithm from Infrared Reflectance Measurements

Son, Han Deul und Hochstaffl, Philipp und Efremenko, Dmitry (2026) Synthetic Study of a Surrogate-Model-Based CO2/CH4 Retrieval Algorithm from Infrared Reflectance Measurements. Light and Engineering, 34 (2), Seiten 19-27. Znack Publishing House. doi: 10.33383/2025-042. ISSN 0236-2945.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich bis April 2028 - Preprintversion (eingereichte Entwurfsversion)
1MB

Kurzfassung

Simulating the solar radiation spectrum reflected by the Earth atmosphere for trace gas retrievals, such as CO2 and CH4, typically involves solving the radiative transfer equation (RTE), a computationally intensive process due to the multiple scattering term. To accelerate computations, we utilize a fast Python-based radiative transfer model FALCAS that approximates multiple scattering by introducing a virtual layer with isotropic scattering. This allows us to mimic the results of models with full multiple scattering treatment, while significantly reducing the computation time. We develop an algorithm for retrieving CO2 and CH4 concentrations using FALCAS and evaluate its accuracy against the discrete ordinate model PYDOME. The CO2 and CH4 retrievals are performed using FALCAS from synthetic spectra generated by PYDOME in the 1500–1750 nm spectral range, considering various aerosol and geometric conditions. The error in retrieved concentrations is about 2.0% for an aerosol optical thickness of about 0.9. This result remains robust under noise and convolution effects as well as across varying geometries, with errors under 5% at a signal-to-noise ratio of 50.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/224589/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Synthetic Study of a Surrogate-Model-Based CO2/CH4 Retrieval Algorithm from Infrared Reflectance Measurements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Son, Han Deulhan.son (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-9006-3086217488250
Hochstaffl, PhilippPhilipp.Hochstaffl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9537-3050NICHT SPEZIFIZIERT
Efremenko, DmitryDmitry.Efremenko (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2026
Erschienen in:Light and Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:34
DOI:10.33383/2025-042
Seitenbereich:Seiten 19-27
Verlag:Znack Publishing House
ISSN:0236-2945
Status:veröffentlicht
Stichwörter:radiative transfer, surrogate models, trace gas retrievals
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: Efremenko, Dr Dmitry
Hinterlegt am:12 Jun 2026 10:31
Letzte Änderung:12 Jun 2026 10:31

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