我怎么把Sentinel-5p / TROPOMI垂直列密度浓度?

Question

我正在做一个研究Sentinel-5p TROPOMI图像。我想把数据从摩尔/ m²μg /米³,我知道我需要测量的高度数据。我找他们,我只发现了对流层臭氧(6公里),你会知道有限公司₂也没有₂纵列的高度吗?

非常感谢你,艾琳B。

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哨兵产品给你不同的层,图像中可以看到,NO2给一层对流层和平流层的另一个数据…通过这种分离,他们不应该假设限制的高度分离的数据层的列?我理解的高度限制这些可以有所不同,但我想抵达一个近似平均值。

Answer 1

单位摩尔/ m²维度计数单位面积;单位µg / m³每卷质量维度。从一个数量单位面积每卷数量,你需要了解一些仪器的属性。

光谱仪在Sentinel-5P TROPOMI。TROPOMI是成像光谱仪,这意味着措施的光谱top-of-atmosphere各种波长的电磁辐射。这样一个光谱(“一级数据”)看起来像这样:

来源:胡锦涛et al。(2016), DOI: 10.5194 / amt - 2016 - 108, CC-BY 3.0

原标题:

模拟TROPOMI光谱在近红外光谱和短波红外成像一个场景从全球整体渠道,

对于大多数用户来说,这些光谱不容易展示他们实际上是感兴趣的。然而,从这些光谱可以计算各种微量气体的大气成分,因为每个气体都有自己独特的光谱特征。这是如何工作的太复杂的解释堆栈交换答案,但都是在课本和大学课程。江南电子竞技平台

眼朝下仪器像TROPOMI,很难解决垂直信息。一些物种(一些痕量气体)我们可能一个粗略计算量是否接近地表或接近顶部的氛围,为他人我们只知道列总额(即表面之间的总量和卫星)。因此,当一个数据产品报告列综合量,不可能将这个分配给一个特定的高度。

然而,检索可能更敏感一些高度比别人。也许是看到上面列的一部分,也许主要是底部。一个方式来表达这是平均的内核。平均内核告诉你身高多少总列测量是最敏感的:

来源:Borsdorff等人(2018),DOI: 10.5194 / amt - 11 - 5507 - 2018, CC-BY 4.0

原标题:

TROPOMI有限公司总列平均为2017年11月10日内核。全球平均水平显示为三个不同类别的朦胧严格云清算(黑),晴空等效(黄色)和高光学厚云(蓝色)。标准差是表示误差。

这是什么意思?首先,平均内核依赖情况。也许这就是为什么你被告知你需要逆温层的高度,但更有可能的人可能使用的逆温层的高度模型某些物种可能哪里,使用一个模拟大气化学和动力学的模型。图所示显示全球平均一天的平均内核(至少它声称;更有可能显示所有测量的平均值,而不是完全相同的,样品有些地方比其他的仪器)。其次,它是非常广泛的。黑色的线显示了晴空。平均内核相当平坦,这意味着公司在不同的高度几乎同样有助于总金额列。蓝线显示了更敏感的上层部分大气,但那是因为较低的部分是被云笼罩。

在这种情况下,没有垂直高度转换从摩尔/ m²µg / m³。我想你可能会估计一列大气的质量,但它是更传统的报告在摩尔/ m²,如源代码。或者你可以使用一个大气化学模式,估计可能垂直分布是什么样子的,根据不同的特点。我不是一个大气化学家所以我不能说很多关于这是如何工作的。

一些平均内核看起来更窄(注:不是TROPOMI)。我认为这是关于模拟气溶胶检索不同的渠道:

来源:Colosimo等人(2015),DOI: 10.5194 / amtd - 8 - 11853 - 2015, CC-BY 3.0

原标题:

平均内核与高度的例子。仿真是指一个卷积谱光谱分辨率∆ν= 0.01 = 0.05厘米−1厘米−1和的半最大值宽度与太阳天顶角SZA = 45•和乐器30•off-nadir的视角。正义与发展党颜色编码的不同高度范围。在右边,变焦0到12公里。

在这种情况下,一些垂直解决信息是可用的。

要真正获得垂直解决信息,你想要使用一个四肢健全的。往下看,一个四肢健全的看着地平线,上下扫描。每个测量只能看到一个狭窄的垂直部分的气氛。但是,它有一个贫穷的水平分辨率和糟糕的时间采样。在太阳掩星的特殊情况,信噪比很高,但任何给定的位置只测量了两次一年。比较这三个是可能的。从个人的经验,我可以告诉你,这是一个挑战对于任何科学家:)

后续的问题

哨兵产品给你不同的层,图像中可以看到,NO2给一层对流层和平流层的另一个数据…通过这种分离,他们不应该假设限制的高度分离的数据层的列?

是的,他们应该。他们有不同的渠道,对不同高度敏感,但这种敏感性仍然是相当广泛的。例如,也许他们有敏感的频道主/公里,2 - 10公里,4-14公里,-公里,8-20公里,10 ~ 30公里,然后使用数值方法来估计经历公里和夫人公里的部分列。如果我看到这个说法,我想仔细看看描述检索方法的论文,看它们如何计算他们所谓的对流层和平流层的数据。我没有读过这些论文TROPOMI,但是作为downlooking光谱仪,它不会是一个锋利的截止。也许用户指南和垂直归因一些信息,可以帮助吗?

Answer 2

你的建议在理论上是可能的但徒劳的任何实际用途。在大气中污染物的浓度不同垂直,所以计算一个值代表的平均浓度在垂直板本身是有缺陷的。试图选择一个垂直高度,仅仅代表了边界层也不会工作,由于卫星检索敏感自由对流层,而不是表面。你也有下面的“云”部分的垂直列处理有时,完全是基于模型数据。如果TROPOMI VCD产品可以很容易地转换成表面浓度,他们已经做到了并提供产品。

作为美国航空航天局说:

卫星测量浓度“头”吗?简短的回答是“不”,因为大多数的卫星仪器测量感兴趣的污染物向下方向的AQ社区,提供有限的信息在大气中污染物的垂直结构。卫星仪器测量臭氧、二氧化氮、甲醛和二氧化硫检测仪器之间的分子数和地球表面(即。,一个垂直列密度或VCD)。

你可以找到二氧化硫和公司层和一些混合比“配置文件”,但它是真的很差相比,表面测量。然而,您可以集成探空仪测量得到类似于VCD,如果你使用平均内核。你也可以计算建模VCD(例如从CMAQ或其他中医)使用TROPOMI平均内核,然后与卫星检索。

垂直的浓度剖面假设是算法的一部分进入列检索。因此,任何试图获得表面浓度的VCD本质上是基于模型数据和实际的表面浓度不敏感。

更糟糕的是,你的表面测量不同时间由于当地来源(想想附近气流量),气象学,光化学。每天你的VCD检索一个步伐在大型multi-km区域将取决于表面反照率,云层,季节,和哪些像素探测器,探测器有多大等等……即使列本身保持不变。另一个因素是对一个干净的气氛,因为如果没有大气污染严重,辐射信号不会坚强,你基本上会看噪音。

看看这些同行评议的论文,他们比较表面的测量,但不要试图将VCD表面浓度:

• 二氧化氮(NO2)污染监测与Sentinel-5P卫星图像在冠状病毒大流行疫情在欧洲
• 比较TROPOMI / Sentinel-5前体NO2在赫尔辛基,地面测量的观测

你可以看到这个深交的帖子:

• 有缺陷的封锁措施对空气质量的影响的估计来自卫星观测

如果你真的想走下兔子洞,你可以看到这个努力使用机器学习来估计表面NO2 TropOMI:

• 估计表面NO2浓度在德国从TROPOMI卫星观测使用机器学习的方法