A physically based correction for stray light in Brewer spectrophotometer data analysis
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Brewer ozone spectrophotometers have become an integral part of the global ground-based ozone monitoring network collecting data since the early 1980s. The double-monochromator Brewer version (MkIII) was introduced in 1992. With the Brewer hardware being so robust, both single- and double-monochromator instruments are still in use. The main difference between the single Brewers and the double Brewers is the much lower stray light in the double instrument. Laser scans estimate the rejection level of the single Brewers to be 10−4.5, while the doubles improve this to 10−8, virtually eliminating the effects of stray light. For a typical single-monochromator Brewer, stray light leads to an underestimation of ozone of approximately 1 % at 1000 DU ozone slant column density (SCD) and can exceed 5 % at 2000 DU, while underestimation of sulfur dioxide reaches 30 DU when no sulfur dioxide is present. This is because even a small additional stray light contribution at shorter wavelengths significantly reduces the calculated SCD at large values. An algorithm for stray light correction based on the physics of the instrument response to stray light (PHYCS) has been developed. The simple assumption is that count rates measured at any wavelength have a contribution from stray light from longer, and thus brighter, wavelengths because of the ozone cross-section gradient leading to a rapid change in intensity as a function of wavelength. Using the longest measured wavelength (320 nm) as a proxy for the overall brightness provides an estimate of this contribution. The sole parameter, on the order of 0.2 % to 0.6 %, that describes the percentage of light at the longest wavelength to be subtracted from all channels is determined by comparing ozone calculations from single- and double-monochromator Brewers making measurements side-by-side. Removing this additional count rate from the signal mathematically before deriving ozone corrects for the extra photons scattering within the instrument that produce the stray light effect. Analyzing historical data from co-located single- and double-monochromator Brewers provides an estimate of how the stray light contribution changes over time in an instrument. The corrected count rates of the measured wavelengths can also be used to improve other calculations: the sulfur dioxide column and the aerosol optical depth, the effective temperature of the ozone layer, or any other products. A multi-platform implementation of PHYCS, rmstray, to correct the count rates for stray light and save the corrected values in a new B-file for use with any existing Brewer data analysis software is available to the global Brewer user community at https://doi.org/10.5281/zenodo.8097038 (Savastiouk and Diémoz, 2023).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 tête enseignante, 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 ».