Improving the TROPOMI CO data product: update of the spectroscopic database and destriping of single orbits
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. On 13 October 2017, the Tropospheric Monitoring Instrument (TROPOMI) was launched on the Copernicus Sentinel-5 Precursor satellite in a sun-synchronous orbit. One of the mission's operational data products is the total column concentration of carbon monoxide (CO), which was released to the public in July 2018. The current TROPOMI CO processing uses the HITRAN 2008 spectroscopic data with updated water vapor spectroscopy and produces a CO data product compliant with the mission requirement of 10 % precision and 15 % accuracy for single soundings. Comparison with ground-based CO observations of the Total Carbon Column Observing Network (TCCON) show systematic differences of about 6.2 ppb and single-orbit observations are superimposed by a significant striping pattern along the flight path exceeding 5 ppb. In this study, we discuss possible improvements of the CO data product. We found that the molecular spectroscopic data used in the retrieval plays a key role for the data quality where the use of the Scientific Exploitation of Operational Missions – Improved Atmospheric Spectroscopy Databases (SEOM-IAS) and the HITRAN 2012 and 2016 releases reduce the bias between TROPOMI and TCCON due to improved CH4 spectroscopy. SEOM-IAS achieves the best spectral fit quality (root-mean-square, rms, differences between the simulated and measured spectrum) of 1.5×10-10 mol s−1 m−2 nm−1 sr−1 and reduces the bias between TROPOMI and TCCON to 3.4 ppb, while HITRAN 2012 and HITRAN 2016 decrease the bias even further below 1 ppb. HITRAN 2012 shows the worst fit quality (rms = 2.5×10-10 mol s−1 m−2 nm−1 sr−1) of the tested cross sections and furthermore introduces an artificial bias of about -1.5×1017 molec cm−2 between TROPOMI CO and the CAMS-IFS model in the Tropics caused by the H2O spectroscopic data. Moreover, analyzing 1 year of TROPOMI CO observations, we identified increased striping patterns by about 16 % percent from November 2017 to November 2018. For that, we defined a measure γ, quantifying the relative pixel-to-pixel variation in CO in the cross-track and along-track directions. To mitigate this effect, we discuss two destriping methods applied to the CO data a posteriori. A destriping mask calculated per orbit by median filtering of the data in the cross-track direction significantly reduced the stripe pattern from γ=2.1 to γ=1.6. However, the destriping can be further improved, achieving γ=1.2 by deploying a Fourier analysis and filtering of the data, which not only corrects for stripe patterns in the cross-track direction but also accounts for the variability of stripes along the flight path.
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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 | 0,002 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,004 |
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 ».