Skip to main content

Een datanetwerk van grondstations: een essentieel instrument voor satellietvalidatie

Research Topic Chapter
News flash intro
Het BIRA ontwikkelde een gehomogeniseerde formaldehyde (HCHO) dataset op basis van FTIR-metingen die meer dan 25 stations over de hele wereld omvat, waaronder zowel gebieden met schone lucht (Arctische of oceanische locaties) als gebieden met hoge emissiebronnen (steden en bossen). Dit maakte een grondige beoordeling van de kwaliteit van de TROPOMI-satellietgegevens mogelijk: TROPOMI overschat de HCHO-hoeveelheden bij schone omstandigheden en onderschat ze op vervuilde locaties. Dergelijk specifieke resultaten kunnen alleen worden verkregen door gebruik te maken van een geharmoniseerde dataset van internationale netwerken zoals NDACC.
Body text

Opbouw van een gehomogeniseerde dataset op basis van een internationaal netwerk van grondstations

Het BIRA is zeer actief binnen internationale netwerken van grondmetingen. Eén daarvan is de Fourier Transform Infrared (FTIR)-groep van het Netwerk voor de Detectie van Atmosferische Samenstellingsverandering (NDACC), die de concentraties van heel wat gassen meet, waaronder ozon, koolstofmonoxide, methaan,...

Een van de belangrijkste doelen van metingen aan de grond is het beoordelen van de kwaliteit van satellietgegevens. Het is van cruciaal belang om deze satellietvalidatie op verschillende plaatsen in de wereld uit te voeren om ervoor te zorgen dat de satellietgegevens van goede kwaliteit zijn onder verschillende atmosferische en detectieomstandigheden. Om robuuste validatiebeoordelingen te verkrijgen, moeten de grondgegevens bovendien worden geharmoniseerd tussen de netwerkstations om een referentiegegevensset met interne consistentie te verkrijgen.

Met het oog op de validatie van de concentraties van formaldehyde (HCHO) verkregen uit de TROPOMI-satellietgegevens, heeft het BIRA het initiatief genomen tot en de leiding gegeven aan de noodzakelijke harmonisatie van de HCHO FTIR-metingen in het hele netwerk. We zijn erin geslaagd een consistente HCHO-dataset op te bouwen met meer dan 25 stations over de hele wereld (zie Figuur 1), waaronder zowel gebieden met schone lucht (Arctische of oceanische locaties) als gebieden met hoge emissiebronnen (steden en bossen).

Beoordeling van de kwaliteit van de TROPOMI-satellietmetingen

Deze gehomogeniseerde HCHO-dataset is gebruikt voor de validatie van de TROPOMI-satellietmetingen en heeft zeer interessante resultaten opgeleverd: TROPOMI overschat de HCHO-hoeveelheden onder schone omstandigheden terwijl ze onderschat worden boven vervuilde locaties, zoals kan worden waargenomen in Figuur 2. Dergelijk specifiek gedrag van satellietgegevens kan alleen worden opgespoord door gebruik te maken van zorgvuldig geharmoniseerde gegevensreeks uit een wereldwijd verspreid netwerk.

Er kan een robuust lineair verband worden afgeleid tussen de metingen op de grond en de satellietmetingen, zoals weergegeven in Figuur 3. Dit lineair verband kan vervolgens gebruikt worden om de satellietgegevens overal ter wereld te corrigeren, wat cruciaal is bij inversie-modelleringsstudies die erop gericht zijn onze kennis van HCHO-emissiebronnen te verbeteren.

 

Referenties:

  • Vigouroux, C., Bauer Aquino, C.A., Bauwens, M., Becker, C., Blumenstock, T., De Mazière, M., García, O., Grutter, M., Guarin, C., Hannigan, J., Hase, F., Jones, N., Kivi, R., Koshelev, D., Langerock, B., Lutsch, E., Makarova, M., Metzger, J.-M., Müller, J.-F., Notholt, J., Ortega, I., Palm, M., Paton-Walsh, C., Poberovskii, A., Rettinger, M., Robinson, J., Smale, D., Stavrakou, T., Stremme, W., Strong, K., Sussmann, R., Té, Y., and Toon, G. (2018). NDACC harmonized formaldehyde time series from 21 FTIR stations covering a wide range of column abundances. Atmospheric Measurement Techniques, 11(9), 5049-5073. https://doi.org/10.5194/amt-11-5049-2018 Open Access Logo
     
  • Vigouroux, C., Langerock, B., Bauer Aquino, C.A., Blumenstock, T., Cheng, Z., De Mazière, M., De Smedt, I., Grutter, M., Hannigan, J.W., Jones, N., Kivi, R., Loyola, D., Lutsch, E., Mahieu, E., Makarova, M., Metzger, J.-M., Morino, I., Murata, I., Nagahama, T., Notholt, J., Ortega, I., Palm, M., Pinardi, G., Röhling, A., Smale, D., Stremme, W., Strong, K., Sussmann, R., Té, Y., Van Roozendael, M., Wang, P., and Winkler, H. (2020). TROPOMI–Sentinel-5 Precursor formaldehyde validation using an extensive network of ground-based Fourier-transform infrared stations. Atmospheric Measurement Techniques, 13(7), 3715-3767. https://doi.org/10.5194/amt-13-3751-2020 Open Access Logo

Figure 2 body text
Figure 2 caption (legend)
Figuur 1: Netwerk van FTIR-grondstations die de totale kolommen van HCHO meten. De achtergrond is het maandgemiddelde van de troposferische HCHO-kolommen gemeten door TROPOMI voor september 2018.
Figure 3 body text
Figure 3 caption (legend)
Figuur 2: TROPOMI-bias (TROPOMI - FTIR / FTIR) in percent bij elk station als functie van de gemiddelde FTIR-totale kolom (molec cm- 2). De grijze balken geven de systematische onzekerheid van de verschillen aan, en de gekleurde foutbalken zijn de 2σ-fout van de bias.
Figure 4 body text
Figure 4 caption (legend)
Figuur 3: Spreidingsdiagram van TROPOMI versus FTIR-metingen voor individuele gecollocaliseerde paren. De lineaire relatie tussen TROPOMI en FTIR verkregen met de robuuste Theil-Sen-schatter wordt gegeven door de rode lijn en tekst, en kan worden gebruikt om TROPOMI HCHO-gegevens te corrigeren.