3D tomography for SCIAMACHY limb and nadir measurements: retrieval of stratospheric NO2, BrO and OClO profiles and their application for the investigation of stratospheric chemistry

SCIAMACHY 临边和最低点测量的 3D 断层扫描:平流层 NO2、BrO 和 OClO 剖面的检索及其在平流层化学研究中的应用

基本信息

项目摘要

Satellite measurements strongly contribute to the understanding of the processes related to stratospheric ozone loss, e.g. by global and long term monitoring of ozone and its depleting substances. For instance, measurements performed in limb geometry by SCIAMACHY on ENVISAT largely improved the knowledge about the vertical distribution of species like BrO and OClO only recently. However, there are still important open questions, like e.g. the chlorine activation processes on different kinds of aerosols and polar stratospheric clouds. Also, the role of very short lived species in the stratospheric bromine budget or the effects of a possible enhancement of the Brewer-Dobson circulation are not fully understood. Globally, the vertical distribution of ozone depleting species varies significantly in space and time due to solar illumination, atmospheric chemistry and transport. Especially strong gradients occur near the twilight zone or across stratospheric transport barriers (polar vortex boundary, subtropical transport barriers). These regions are of particular importance for chemistry and transport of the lower stratosphere and upper troposphere, since they separate air masses on large scales but also enable exchange between them.Standard 1-D profile retrievals, which assume horizontal homogeneity, result in large systematic biases due to neglecting the effect of horizontal gradients on the measurement. We propose to develop, improve and apply a tomographic profile retrieval algorithm, which optimally combines the information provided by the SCIAMACHY limb and nadir measurements. An improved global dataset of 3D stratospheric profiles for NO2, BrO and OClO for the 10 years of the SCIAMACHY mission (2002-2012) will be developed, compared to atmospheric chemistry simulations and applied to selected questions of atmospheric science. The dataset developed in this project will be very useful for investigating the complex interplay of stratospheric chemistry and transport processes, and will help to reduce the uncertainties in the distribution of ozone depleting species, in particular for regions with large horizontal inhomogeneity.
卫星测量很大程度上有助于理解与平流层臭氧损失相关的过程,例如通过全球和长期监测臭氧及其耗尽的物质。例如,Sciamachy对Envisat进行的肢体几何形状进行的测量很大程度上改善了有关BRO和OCLO等物种的垂直分布的知识。但是,仍然存在重要的开放问题,例如在不同种类的气溶胶和极地平流层云上的氯激活过程。同样,尚不完全了解非常短的生物物种在平流层溴预算中的作用或酿酒厂循环的可能增强的影响。在全球范围内,由于太阳照明,大气化学和运输,臭氧耗竭物种的垂直分布在空间和时间上差异很大。特别强大的梯度发生在暮光区附近或跨平流层传输屏障(极地涡流边界,亚热带传输屏障)。这些区域对于下层平流层和对流层上层的化学和运输至关重要,因为它们将空气质量分离在大尺度上,但也可以在它们之间进行交换。标准的1-D轮廓检索(假定水平同质性)导致较大的系统偏见,这是由于忽略了水平梯度对计量层的影响。我们建议开发,改进和应用断层扫描检索算法,该算法最佳地结合了Sciamachy Limb和Nadir测量值提供的信息。与大气化学仿真相比,将开发改进NO2,BRO和OCLO的3D平流层轮廓的全球数据集(2002- 2012年)。该项目中开发的数据集将非常有用,可用于研究平流层化学和运输过程的复杂相互作用,并有助于减少臭氧耗竭物种分布的不确定性,尤其是对于具有较大水平不均匀性的地区。

项目成果

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Characterisation of a stratospheric sulfate plume from the Nabro volcano using a combination of passive satellite measurements in nadir and limb geometry
  • DOI:
    10.5194/acp-14-8149-2014
  • 发表时间:
    2014-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    M. P. D. Vries;S. Dörner;J. Puķı̄te;C. Hörmann;M. Fromm;T. Wagner
  • 通讯作者:
    M. P. D. Vries;S. Dörner;J. Puķı̄te;C. Hörmann;M. Fromm;T. Wagner
Quantification and parametrization of non-linearity effects by higher-order sensitivity terms in scattered light differential optical absorption spectroscopy
散射光微分光学吸收光谱中高阶灵敏度项的非线性效应的量化和参数化
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