Extending methane profiles from aircraft into the stratosphere for satellite total column validation using the ECMWF C-IFS and TOMCAT/SLIMCAT 3-D model
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Airborne observations of greenhouse gases are a very useful reference for validation of satellite-based column-averaged dry air mole fraction data. However, since the aircraft data are available only up to about 9–13 km altitude, these profiles do not fully represent the depth of the atmosphere observed by satellites and therefore need to be extended synthetically into the stratosphere. In the near future, observations of CO2 and CH4 made from passenger aircraft are expected to be available through the In-Service Aircraft for a Global Observing System (IAGOS) project. In this study, we analyse three different data sources that are available for the stratospheric extension of aircraft profiles by comparing the error introduced by each of them into the total column and provide recommendations regarding the best approach. First, we analyse CH4 fields from two different models of atmospheric composition – the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) Integrated Forecasting System for Composition (C-IFS) and the TOMCAT/SLIMCAT 3-D chemical transport model. Secondly, we consider scenarios that simulate the effect of using CH4 climatologies such as those based on balloons or satellite limb soundings. Thirdly, we assess the impact of using a priori profiles used in the satellite retrievals for the stratospheric part of the total column. We find that the models considered in this study have a better estimation of the stratospheric CH4 as compared to the climatology-based data and the satellite a priori profiles. Both the C-IFS and TOMCAT models have a bias of about −9 ppb at the locations where tropospheric vertical profiles will be measured by IAGOS. The C-IFS model, however, has a lower random error (6.5 ppb) than TOMCAT (12.8 ppb). These values are well within the minimum desired accuracy and precision of satellite total column XCH4 retrievals (10 and 34 ppb, respectively). In comparison, the a priori profile from the University of Leicester Greenhouse Gases Observing Satellite (GOSAT) Proxy XCH4 retrieval and climatology-based data introduce larger random errors in the total column, being limited in spatial coverage and temporal variability. Furthermore, we find that the bias in the models varies with latitude and season. Therefore, applying appropriate bias correction to the model fields before using them for profile extension is expected to further decrease the error contributed by the stratospheric part of the profile to the total column.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».