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Cloud retrieval from UV/VIS satellite instruments : (SCIAMACHY and GOME)

Grzegorski, Michael

German Title: Bestimmung von Wolkenparametern mit UV/VIS Satelliteninstrumenten : (SCIAMACHY and GOME)

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Abstract

The detection of cloud parameters like cloud fraction and cloud top height from satellite is an important issue: 1.) for meteorology and the investigation of climate change and 2.) for the space-based analysis of tropospheric trace gases relevant to environmental and climatological issues. The Heidelberg Iterative Cloud Retrieval Utilities (HICRU) algorithm retrieves effective cloud fraction, cloud height and surface albedo. Reflectances from broad-band spectrometers (617-705nm) and spectral analysis (DOAS) of the O2-gamma-band around 630nm are used. The radiative transfer is included using the Monte-Carlo models TRACY II and McArtim. The algorithm is applied to SCIAMACHY on ENVISAT and GOME on ERS-2. The results are validated using lidar/radar measurements from the surface, intercomparisons with cloud retrievals for satellite instruments like MERIS and MODIS, climatological values from ISCCP and other SCIAMACHY/GOME cloud retrievals. The new algorithm and data products form an improvement to the results of existing algorithms and gives reliable results in particular for problematic areas like deserts and regions with seasonal cloud coverage, which often lead to problems for cloud algorithms.

Translation of abstract (German)

Die satellitenbasierte Bestimmung von Wolkenparametern, insbesondere Wolkenbedeckungsgrad und Wolkenhöhe, ist sowohl für Meteorologie und Klimaforschung, als auch für die Auswertung troposphärischer Spurengase von großer Bedeutung. Der HICRU Algorithmus (Heidelberg Iterative Cloud Retrieval Utilities) ermöglicht die Berechnung von effektivem Wolkenbedeckungsgrad, Wolkenhöhe, und Bodenalbedo. Es werden sowohl Radianzen von breitbandigen Spektrometern (617-705nm), als auch eine spektrale Auswertung (DOAS) der O2-gamma-Bande bei 630nm verwendet. Die Modellierung des Strahlungstransportes erfolgt mit Hilfe der Monte-Carlo-Modelle TRACY-II und McArtim. Der Algorithmus wurde auf die Satelliteninstrumente SCIAMACHY auf ENVISAT und GOME auf ERS-2 angewendet. Die Ergebnisse wurden durch Vergleiche mit Lidar- und Radarmessungen am Boden, Wolkenalgorithmen für andere Instrumente wie MERIS und MODIS, klimatologischen Daten (ISCCP) und anderen SCIAMACHY/GOME Wolkenalgorithmen validiert. Der neue Algorithmus verbessert die bestehenden Datensätze und ermöglicht die Berechnung von Wolkenparametern insbesondere auch für problematische Gegenden wie Wüste oder Gebiete mit saisonaler Wolkenbedeckung, die bei bestehenden Algorithmen zu Problemen führen.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Platt, Prof. Dr. Ulrich
Date of thesis defense: 9. December 2009
Date Deposited: 19. Feb 2010 12:36
Date: 2009
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Subjects: 530 Physics
Uncontrolled Keywords: SCIAMACHY , Wolken , GOME , Fernerkundung , WolkenhöheSCIAMACHY , cloud, GOME , remote sensing , cloud height
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