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“Upper tropospheric CH4 and N2O retrievals from MetOp/IASI within the project MUSICA”, artículo publicado en AMTD

Este artículo presenta las concentraciones de metano (CH4) y óxido nitroso (N2O) en la troposfera alta derivadas de los espectros de infrarrojo térmico medidos por el sensor remoto IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer) a bordo de los satélites meteorológicos EUMETSAT/MetOp. Las concentraciones de CH4 and N2O son obtenidas como productos secundarios del algoritmo de inversión sobre MetOp/IASI desarrollado por el proyecto del European Research Council MUSICA (MUlti-platform remote Sensing of Isotopologues for investigating the Cycle of Atmospheric water). La estrategia de inversión de MUSICA/IASI para CH4 and N2O se describe en detalle así como la caracterización de estos productos en términos de sensitividad vertical y errores esperados. Teóricamente, se documenta que los productos MUSICA/IASI pueden capturar la variabilidad de CH4 and N2O en la alta troposfera (a ≈ 300–350 hPa) con una precisión mejor del 2%. Para su validación experimental, estos productos remotos se comparan con perfiles verticales coincidentes de alta precisión tomados dentro del proyecto HIAPER Pole-to-Pole Observations (HIPPO), estimando una precisión empírica del 2.1 % (38.2 ppbv) para cada observación IASI CH4 (ver Figura 1). La precisión se mejora a 1.7 % (32.1 ppbv) cuando los datos IASI son promediados en cajas de 2° × 2°. Para N2O la precisión experimental es 2.7 % (8.7 ppbv) para cada pixel individual y 2.1 % (6.9 ppbv) para los promedios 2° × 2°.

Además, se presenta un producto que combina las estimaciones de CH4 y N2O. La combinación es hecha a posteriori y, teóricamente y empíricamente, se demuestra que el producto combinado mejora la precisión de las estimaciones individuales de CH4 y N2O. Para este producto combinado la precisión teórica es 0.8% y la comparación con las medidas HIPPO proporciona una precisión empírica de 1.5 % (26.3 ppbv) cuando se consideran las observaciones individuales IASI y 1.2 % (21.8 ppbv) para los promedios 2° ×2° (ver Figura 1). Estos resultados implican que en el caso de que la variación horizontal, vertical y temporal del N2O pueda ser robustamente modelada, se podría reconstruir fácilmente estimaciones de CH4 a partir del producto combinado y generar así datos de CH4 IASI de alta calidad.

El siguiente paso debería examinar en qué medida las observaciones IASI de las variaciones de CH4 y N2O en la alta troposfera pueden ayudar a investigar las fuentes/sumideros y los patrones de transporte de estos gases de efecto invernadero (ver Figura 2) y si la disponibilidad de productos altamente precisos (CH4 combinado con N2O) ofrece beneficios adicionales para tales propósitos.

 


Figura 1: Gráficos de correlación para la comparación entre datos MUSICA/IASI y HIPPO. Panel superior (a) concentraciones IASI N2O versus concentraciones HIPPO N2O suavizadas a 10 km considerando todas las coincidencias IASI-HIPPO (N=1408); (b) igual que (a), pero para CH4; (c) igual que (a), pero para el producto combinado CH4 y N2O. Panel inferior: igual que panel superior (d, e, and f), pero promediando todas las observaciones IASI dentro de la caja de validación de ±2º latitud/longitud centrado en cada localización media HIPPO (N=36). Las estrellas indican la concentración a-priori usada a 10 km para las inversiones IASI, mientras que las líneas negras sólidas y discontinuas representan el ajuste por mínimos cuadrados y las diagonales (x=y), respectivamente. Los parámetros del ajuste se muestran en a leyenda.

 


Figura 2: Panel superior: ejemplo de mapas globales de MUSICA/IASI-A N2O a ≈350-300 hPa en invierno (16.02.2014). Panel intermedio e inferior: igual que panel superior, pero para CH4 y para el producto combinado, respectivamente.


Más detalles sobre este studio pueden ser encontrados en el artículo on-line: García, O. E., Sepúlveda, E., Schneider, M., Wiegele, A., Borger, C., Hase, F., Barthlott, S., Blumenstock, T., and de Frutos, Á. M.: Upper tropospheric CH4 and N2O retrievals from MetOp/IASI within the project MUSICA, Atmos. Meas. Tech. Discuss., doi:10.5194/amt-2016-326, in review, 2017. http://www.atmos-meas-tech-discuss.net/amt-2016-326/