将Sentinel-5P数据中的NO2浓度从mol/m2转换为地面上的μg/m3

Question

Sentinel-5P卫星提供了高分辨率数据产品几种大气微量气体(NO₂,所以₂阿,_3.，以及其他)，以摩尔/ m²在总柱或对流层柱内的是否有可能推断对流层某一特定部分的浓度?

也就是说，我想要得到NO₂栅格在GIS中工作，其中每个像素将包含NO₂水平μg / m^3.，距离地面0-50米。我已经读过了产品用户信息，算法理论基础文档,输入输出数据定义与相应的哨兵-5号有关₂产品。但是，它并没有告诉我如何得到μg/m^3.在地面附近。这可行吗?我想是的，就像哥白尼欧洲空气质量门户，他们使用Sentinel-5P数据进行空气污染预测，我看到他们显示没有₂浓度单位为μg/m3。

是否有一些工作流程?

来自哥白尼欧洲空气质量门户网站的截图:

附注:我在陆地表面遥感和地理信息系统方面有丰富的经验，但我以前从未处理过天气/大气数据。

Answer 1

.．.在总柱或对流层柱内以mol/m²测量。是否有可能推断对流层某一特定部分的浓度?

不完全是，因为你缺少了一个关键的信息:垂直分布。

你的选择是:

• 结合卫星数据和模型估算近地表NO₂。根据其他因素，该模型可以估计出哪些表面条件可能与哪些总柱条件相关联。
• 坚持使用总列数据。
• 使用不同的数据源，最好是基于地面的测量。尽管四肢测深仪在获得高垂直分辨率方面做得更好(以牺牲水平分辨率为代价)，但在50米以下就太接近地面了。

用向下看的传感器测量垂直分布是困难的。你可以通过沿谱线有许多紧密间隔的通道来获得垂直探测的一些信息，但垂直分辨率会很差，特别是从空间。垂直测深是温度和水蒸气的常用测量方法，但如果你搜索NO₂垂直测深，你会发现大多数(可能只有)基于地面的测量结果。我试着做₄发音，如果你能得到2个自由度的信号(dfs)，这意味着“下半部分”或“上半部分”的粗略分裂，你就很幸运了，但通常你得到的比这要少得多:

来源:Holl等人，(2016)

TANSO-FTS是一种卫星携带的光谱仪，PEARL-FTS是一种地面仪器。现在这是硫酸钙(不是NO₂)和北极夜间站。希望你不是在北极做这件事，也不是在晚上，所以如果你试图从光谱仪(AIRS, IASI, CrIS)上检索剖面，你可以做得更好，但在近地表，可能不行。向上看，就像PEARL-FTS做的那样，往往比向下看更容易，因为你不需要处理背景表面。

有很多可以检索NO₂总柱的仪器：

来源:世界气象组织奥斯卡

然而，要从太空中获得高质量的轮廓，你需要一个肢体探测仪，比如这些：

来源:世界气象组织奥斯卡

而肢体测深仪的垂直分辨率要高得多，但水平和时间分辨率则要差得多(没有地球同步肢体测深仪，这个概念没有多大意义)。你可以找到这是肢体观察几何图：

来源:Riese et al. (2014)

最佳信噪比来自太阳掩星翼探测仪，如ACE-FTS但它们只能在日出和日落时测量。无论是否有太阳掩星作用，任何临边探测仪都很难接近地表，所以临边探测仪甚至不太可能在距离地表50米以内的情况下工作。

根据你的科学背景，我要么寻找模型数据，要么使用地面测量。

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• 霍尔， G.， Walker, K. A.， Conway, S.， Saitoh, N.， Boone, C. D.， Strong, K.， & Drummond, J. R.(2016)。三种傅里叶变换光谱仪之间的甲烷交叉验证:SCISAT ACE-FTS, GOSAT TANSO-FTS和加拿大高北极地区的地面FTS测量。大气测量技术，9(5)，1961-1980。

• Riese, M. & Oelhaf, H. & Preusse, P. & Blank, Joerg & Ern, M. & Friedl-Vallon, Felix & Fischer, H. & Guggenmoser, Tobias & Höpfner, Michael & Hoor, Peter & Kaufmann, M. & Orphal, Johannes & Ploeger, Felix & Spang, Reinhold & suminka - ebersoldt, O. & Ungermann, Jörn & Vogel, B. & Woiwode, W..(2014)。用于大气辐射成像(GLORIA)科学目标的Gimballed Limb Observer。大气测量技术。1915 - 1928。10.5194 / amt - 7 - 1915 - 2014。

Answer 2

让我们假设，污染物分布在较低的10 km层(H)，并且其浓度(C)在每个高度上相等，以便进行更简单的计算。(摩尔/ m²]必须转换为[mg/m^3.]以与国家门槛标准作比较。因此，近地值在[mg/m .^3.)是:

C = (C_上校/ h) * m * a，

在那里,

• C_上校污染物柱含量[mol/m²),
• M是摩尔质量[g/mol]，
• A是一个常数，等于1000，用于从[g/m]转换^3.]到[mg/m .^3.］.
• H用[m]表示。

裁判:DOI: 10.28974 / idojaras.2021.2.6