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Linearization of the Principal Component Analysis method for radiative transfer acceleration: Application to retrieval algorithms and sensitivity studies

Spurr, Robert und Natraj, V. und Lerot, C. und Roozendael, M. Van und Loyola, Diego (2013) Linearization of the Principal Component Analysis method for radiative transfer acceleration: Application to retrieval algorithms and sensitivity studies. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 125, Seiten 1-17. Elsevier. doi: 10.1016/j.jqsrt.2013.04.002. ISSN 0022-4073.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.jqsrt.2013.04.002

Kurzfassung

Principal Component Analysis (PCA) is a promising tool for enhancing radiative transfer (RT) performance. When applied to binned optical property data sets, PCA exploits redundancy in the optical data, and restricts the number of full multiple-scatter calculations to those optical states corresponding to the most important principal components, yet still maintaining high accuracy in the radiance approximations. We show that the entire PCA RT enhancement process is analytically differentiable with respect to any atmospheric or surface parameter, thus allowing for accurate and fast approximations of Jacobian matrices, in addition to radiances. This linearization greatly extends the power and scope of the PCA method to many remote sensing retrieval applications and sensitivity studies. In the first example, we examine accuracy for PCA-derived UV-backscatter radiance and Jacobian fields over a 290–340 nm window. In a second application, we show that performance for UV-based total ozone column retrieval is considerably improved without compromising the accuracy.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/82820/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Linearization of the Principal Component Analysis method for radiative transfer acceleration: Application to retrieval algorithms and sensitivity studies
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Spurr, RobertRT Solutions, Inc.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Natraj, V.NASA-JLPNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lerot, C.BIRANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roozendael, M. VanBIRA-IASBNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Loyola, DiegoDLR-MFNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2013
Erschienen in:Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:125
DOI:10.1016/j.jqsrt.2013.04.002
Seitenbereich:Seiten 1-17
Verlag:Elsevier
ISSN:0022-4073
Status:veröffentlicht
Stichwörter:- Principal Component Analysis (PCA) of spectrally-binned atmospheric optical properties. - PCA-based accelerated radiative transfer with 2-stream model for fast multiple-scatter. - Atmospheric and surface property linearization of this PCA performance enhancement. - Accuracy of PCA enhancement for radiances and bulk-property Jacobians, 290–340 nm. - Application of PCA speed enhancement to UV backscatter total ozone 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 - Vorhaben Ozon-SAF (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung
Hinterlegt von: Loyola, Dr.-Ing. Diego
Hinterlegt am:14 Jun 2013 08:34
Letzte Änderung:06 Sep 2019 15:28

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