- PII
- 10.31857/S0205961424040051-1
- DOI
- 10.31857/S0205961424040051
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume / Issue number 4
- Pages
- 56-68
- Abstract
- The paper discusses the use of a new version of the regression technique for derivation the total content of carbon dioxide in the atmosphere XCO2 (column-averaged dry-air mole fraction) from measurements of the infrared Fourier-transform spectrometer IKFS–2 installed on board Russian meteorological satellite Meteor-M No. 2. To evaluate the accuracy of satellite-based XCO2 estimates the retrospective comparison was made with data from ground-based spectroscopic measurements at Peterhof site of St. Petersburg State University as well as with aircraft measurements of the V. E. Zuev Institute of Atmospheric Optics (IOA) in the area of the Novosibirsk Reservoir conducted in 2019-2022. A brief description of the regression technique modifications is given made to improve the accuracy of satellite – based XCO2 estimates. In particular, to compensate for the effect of changes in the IKFS-2 characteristics during a long flight, the XCO2 estimates calibration is realized using ground - based XCO2 measurements at the NOAA Observatory on Mauna Loa volcano (island of Hawaii). After calibration and cloud scenes filtering, the discrepancy between satellite estimates and ground-based / aircraft measurements is characterized by root mean square deviation of ~4 ppm or 1% of the CO2 total content. In order to accelerate the adjustment of the regression technique, used for estimating XCO2, to IKFS-2 data on new satellites, it is reasonable to use XCO2 observations at the TCCON terrestrial network in addition to conventional contact measurements of CO2 concentrations. Along with this, it seems rational to use the cryogenic film thickness on the glass of the IKFS-2 photodetector, characterizing the state of the instrument, as additional predictor in the regression model.
- Keywords
- диоксид углерода регрессия оптическая толщина ИКФС-2 наземные измерения и поперечная горизонтальная циркуляция
- Date of publication
- 15.09.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 3
References
- 1. Анохин Г.Г., Антохин П.Н., Аршинов М.Ю., Барсук В.Е., Белан Б.Д., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Козлов В.С., Морозов М.В., Панченко М.В., Пеннер И.Э., Пестунов Д.А., Сиков Г.П., Симоненков Д.В., Синицын Д.С., Толмачев Г.Н., Филиппов Д.В., Фофонов А.В. Чернов Д.Г., Шаманаев В.С., Шмаргунов В.С. Самолет ‒ лаборатория ТУ-134 “Оптик” // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24. № 9. С. 805‒816.
- 2. Антонович В.В., Антохина О.Ю., Антохин П.Н., Аршинова В.Г., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Гурулева Е.В., Давыдов Д.К., Дудорова Н.В., Ивлев Г.А., Козлов, А.В., Рассказчикова Т.М., Савкин Д.Е., Симоненков Д.В., Скляднева Т.К., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В. Основные результаты мониторинга состава воздуха на территории Западной Сибири и акватории Российского сектора Арктики, проведенного ИОА СО РАН с помощью стационарных и мобильных комплексов // Сборник тезисов “Международный симпозиум «Атмосферная радиация и динамика» (МСАРД-2023)”.Санкт-Петербург. 2023. C. 8‒9.
- 3. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Иноуйе Г., Максютов Ш., Мачида Т., Фофонов А.В. Вертикальное распределение парниковых газов над Западной Сибирью по данным многолетних измерений // Оптика атмосферы и океана. 2009. Вып. 22. № 5. C. 457‒464.
- 4. База данных измерений сети TCCON. URL: https://tccondata.org/plots/public (Дата обращения 10.01.2024).
- 5. Белан Б.Д. Динамика слоя перемешивания по аэрозольным данным // Оптика атмосферы и океана. 1994. Т. 7. № 08. С. 1045‒1054.
- 6. Бюллетень ВМО, 2023. The State of Greenhouse Gases in the Atmosphere Based on Global Observations through 2022. WMO Greenhouse Gas Bulletin No. 19. Geneva: WMO. (Электронный ресурс). URL: https://library.wmo.int/idurl/4/68532 (Дата обращения 12.01.2024).
- 7. Вертикальные профили диоксида углерода над Молокаи (Гавайский архипелаг). [Электронный ресурс] https://gml.noaa.gov/dv/data/index.php?site=HAA&type=Aircraft%2BPFP (Дата обращения 14.12.2023).
- 8. Голомолзин В.В., Рублев А.Н., Киселева Ю.В., Козлов Д.А., Прокушкин А.С., Панов А.В. Определение общего содержания диоксида углерода над территорией России по данным отечественного космического аппарата Метеор-М № 2 // Метеорология и гидрология. 2022. № 4. С. 79‒95.
- 9. Завелевич Ф.С., Головин Ю.М., Десятов А.В., Козлов Д.А., Мацицкий Ю.П., Никулин А.Г., Травников Р.И., Романовский А.С., Архипов С.А., Целиков В.А. Технологический образец бортового инфракрасного фурье-спектрометра ИКФС-2 для температурного и влажностного зондирования атмосферы Земли // Совр. пробл. дист. зондир. Земли из космоса. 2009. Т. 1. С. 259‒266.
- 10. Михальченко P.С., Григоренко Б.В., Гетманец В.Ф., Курская Т.А. Влияние толщины криоконденсата на радиационные характеристики экрана теплоизоляции // Препринт № 43-88. ФТИНТ АН УССР. Харьков. 1988. С. 15.
- 11. Никитенко А.А., Тимофеев Ю.М., Виролайнен Я.А., Рублев А.Н., Голомолзин В.В., Киселева Ю.В., Успенский А.Б., Козлов Д.А. Сравнения наземных и спутниковых измерений общего содержания СО2 в Петергофе // Совр. пробл. дист. зондир. Земли из космоса. 2024. Т. 21. №4. С. 275–283.
- 12. Успенский А.Б., Рублев А.Н., Козлов Д.А., Голомолзин В.В., Киселева Ю.В, Козлов И.А., Никулин А.Г. Мониторинг основных климатических переменных атмосферы по данным спутникового ИК-зондировщика ИКФС-2 // Метеорология и гидрология. 2022. № 11. С. 5‒18.
- 13. Успенский А.Б. Измерения распределения содержания парниковых газов в атмосфере со спутников // Фундаментальная и прикладная климатология. 2022. Т. 8. № 1. С. 122‒14.
- 14. Успенский А.Б., Тимофеев Ю.М., Козлов Д.А., Черный И.В. Развитие методов и средств дистанционного температурно-влажностного зондирования земной атмосферы // Метеорология и гидрология. 2021. № 12. С. 33‒44.
- 15. Fiedler Lars, Stuart Newman, and Stephan Bakan. Correction of detector nonlinearity in Fourier transform spectroscopy with a low-temperature blackbody // Applied Optics. Vol. 44. No. 25. September 2005. P. 5332‒5340.
- 16. Hudgins D.M., Sandford S.A., Allamandola L.J., & Tielens A.G.G.M. Mid- and Far-Infrared Spectroscopy of Ices: Optical Constants and Integrated Absorbances // Astrophysical Journal Supplement, 1993, 86, 713.
- 17. Roche S., Strong K., Wunch D., Mendonca J., Sweeney C., Baier B., Biraud S.C., Laughner J.L., Toon G.C., and Connor B.J. Retrieval of atmospheric CO2 vertical profiles from ground-based near-infrared spectra //Atmos. Meas. Tech., 2021, 14, 3087–3118.
- 18. Taylor et al. An 11-year record of XCO2 estimates derived from GOSAT measurements using the NASA ACOS version 9 retrieval algorithm. URL https://doi.org/10.5194/essd-14-325-2022.
- 19. Taylor T.E., O'Dell C.W., Baker D., Bruegge C., Chang A., Chapsky L., Chatterjee A., Cheng C., Chevallier F., Crisp D., Dang L., Drouin B., Eldering A., Feng L., Fisher B., Fu D., Gunson M., Haemmerle V., Keller G.R., Kiel M., Kuai L., Kurosu T., Lambert A., Laughner J., Lee R., Liu J., Mandrake L., Marchetti Y., McGarragh G., Merrelli A., Nelson R.R., Osterman G., Oyafuso F., Palmer P.I., Payne V.H., Rosenberg R., Somkuti P., Spiers G., To C., Weir B., Wennberg P.O., Yu S., and Zong J. Evaluating the consistency between OCO-2 and OCO-3 XCO2 estimates derived from the NASA ACOS version 10 retrieval algorithm, Atmos. Meas. Tech., 16, 3173–3209, https://doi.org/10.5194/amt-16-3173-2023, 2023.
- 20. Wunch Debra, Toon Geoffrey C., Blavier Jean-François L., Washenfelder Rebecca A., Notholt Justus., Connor Brian J., Griffith David W.T., Sherlock Vanessa, Wennberg Paul O. The Total Carbon Column Observing Network // Phil. Trans. R. Soc. A 2011 369, 2087-2112. [Электронный ресурс] URL: https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsta.2010.0240. DOI: 10.1098/rsta.2010.0240.
- 21. Zavelevich F., Kozlov D., Kozlov I., Cherkashin I., Uspensky A., Kiseleva Yu., Golomolzin V., Filei A. IKFS-2 radiometric calibration stability in different spectral bands // GSICS Quarterly. 2018. V. 12. No. 1. P. 4–6.
