Dagelijkse variatie van de verschillende verontreinigende stoffen op stadsschaal
Reactieve atmosferische gassen met een korte levensduur en lokale emissiebronnen vertonen een grote variabiliteit in ruimte en tijd. Fotochemische processen leiden tot dagcycli van hun concentraties, naast seizoensgebonden en jaarlijkse variaties.
Een internationale constellatie van polaire (LEO) satellieten verricht dagelijks wereldwijde metingen daarvan, terwijl geostationaire (GEO) satellieten elk uur regionale metingen verrichten. Van deze laatste is GEMS (Geostationary Environment Monitoring Spectrometer) aan boord van de GEO-KOMPSAT-2B-satelliet de eerste in bedrijf.
Sinds zijn lancering in februari 2020 draagt GEMS bij aan de monitoring van verschillende sporengassen en aerosolen boven Oost-Azië. De hoge ruimtelijke en temporele resoluties (tot 8 keer per dag bij een nadirresolutie van 3,5 × 8 km²) maken het mogelijk de dagelijkse variatie van de verschillende verontreinigende stoffen op stadsschaal te bestuderen, hetgeen niet mogelijk is met instrumenten op LEO-platformen.
Validatie van operationele GEMS-producten
Het verwerken van satellietmetingen is echter sterk afhankelijk van de prestaties en kalibratie van de instrumenten en van verschillende a-priorische aannames (keuzes in de detectiealgoritmes) over de verticale verdeling van de verontreinigende stoffen, interferentie met wolken en aerosolen, atmosfeer-temperatuur en oppervlakte-eigenschappen. Onafhankelijke geofysische validatie van de gemeten sporengasconcentraties, met inbegrip van een karakterisering van hun onzekerheid, is derhalve een eerste vereiste voor een juist gebruik van de satellietgegevens. Validatie levert ook nuttige feedback op voor de verbetering van de gebruikte algoritmes.
Het BIRA is betrokken bij de validatie van operationele GEMS-producten en ondersteunt de Koreaanse teams bij de ontwikkeling van hun detectiealgoritmes voor gassen zoals NO2, HCHO, CHOCHO, SO2 en O3.
GEMS is een pionier voor de komende Amerikaanse TEMPO-missie (die in 2023 wordt gelanceerd) en de Europese Sentinel-4 die in 2024 moet volgen. In de toekomstige geostationaire constellatie is de rol van validatie essentieel om de interoperabiliteit met andere instrumenten en de coherentie van de meetgegevens boven de verschillende delen van de wereld te waarborgen.
Het BIRA volgt validatiepraktijken die zijn ontwikkeld en toegepast bij de operationele validatie van gegevens over sporengassen van Sentinel-5 Precursor TROPOMI (binnen het Mission Performance Cluster van ESA) en Metop GOME-2 (binnen de Atmospheric Composition Satellite Application Facility). Deze zijn gebaseerd op de analyse van diagnostische gegevens en op vergelijkingen met correlatieve metingen die zijn verkregen met referentie-instrumenten zoals MAX-DOAS, Zenith-Scattered-Light (ZSL) DOAS, Pandora, Fourier-transform-infraroodspectrometers (FTIR), Brewer-Dobson-instrumenten, ozonsondes en door vergelijkingen met LEO-instrumenten.
Referenties
- Data GEMS L2 images (Environmental Satellite Center Korea)
- Won Jun Choi et al., "Introducing the geostationary environment monitoring spectrometer," J. Appl. Rem. Sens. 12(4) 044005 (27 December 2018) https://doi.org/10.1117/1.JRS.12.044005
