Die Aerosolschichthöhe (ALH) ist ein Schlüsselparameter zur Beurteilung der Auswirkungen von Aerosolen auf Wetter, Klima und atmosphärische Korrektur. Eine genaue ALH-Abfrage verbessert das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Aerosolen und Wolken und hilft bei der Überwachung der Luftqualität an der Erdoberfläche.
Herkömmliche Fernerkundungstechniken haben jedoch aufgrund der Komplexität der vertikalen Aerosolverteilung und der optischen Eigenschaften oft Schwierigkeiten, ALH über den Ozeanen zu bestimmen. Diese Herausforderungen erfordern die Entwicklung fortschrittlicher Instrumente und Methoden zur zuverlässigen Messung von ALH, die für die Verfeinerung von Klimamodellen und die Verbesserung atmosphärischer Korrekturen von entscheidender Bedeutung sind.
Die von Forschern der University of Maryland und der University of Iowa durchgeführte Studie war veröffentlicht im Zeitschrift für Fernerkundung am 23. Juli 2024. Es bewertet die Fähigkeit des PACE-Satelliten der NASA, der Anfang 2024 gestartet wird, ALH mit dem Ocean Color Instrument (OCI) zu messen. Die Studie konzentriert sich auf die Analyse der Empfindlichkeit von OCI gegenüber den Sauerstoffbändern A und B und validiert die Ergebnisse mit Proxydaten von TROPOMI.
Die Studie nutzte OCI auf dem PACE-Satelliten der NASA, um ALH mithilfe der Sauerstoffabsorptionsbänder A und B abzurufen. Die Forscher führten Strahlungsübertragungssimulationen durch, um die Empfindlichkeit dieser Bänder gegenüber vertikalen Aerosolprofilen zu bewerten, wobei sie sich auf Rauch- und Staubereignisse konzentrierten.
Das 762,5 nm-Band im Sauerstoff-A-Band und das 690 nm-Band im Sauerstoff-B-Band erwiesen sich als die empfindlichsten gegenüber ALH-Änderungen und sind daher wichtige Kanäle für die Abfrage. Die Validierung mit TROPOMI-Proxydaten zeigte eine starke Übereinstimmung mit CALIOP-Lidarmessungen mit Fehlern von 0,49 km für Rauch und 0,31 km für Staub. Dies zeigt, dass OCI ALH effektiv mit präzisen Unsicherheitsstufen abrufen kann, was die Aerosolüberwachung über den Ozeanen verbessert.
„Diese Forschung unterstreicht das Potenzial von OCI, Aerosolschichthöhen genau zu messen, die atmosphärische Korrektur zu verbessern und unser Verständnis des Aerosolverhaltens zu erweitern“, sagte Dr. Xiaoguang Xu, Hauptautor der Studie. „Die Sauerstoffabsorptionsbänder liefern wertvolle Daten, die unseren Ansatz zur Überwachung der Aerosoldynamik verfeinern können.“
Die genaue Ermittlung der Aerosolschichthöhe aus OCI-Beobachtungen kann der Klimaforschung, atmosphärischen Korrekturen und der Aerosolüberwachung erheblich zugute kommen. Die entwickelten Methoden bieten eine solide Grundlage für zukünftige Aerosol-Ermittlungsalgorithmen und verbessern die Datenqualität für die wissenschaftliche Forschung und das Umweltmanagement.
Weitere Informationen:
Xiaoguang Xu et al., Potenzial der Plankton-, Aerosol-, Wolken- und Ozeanökosystem-Satellitenbeobachtungen (PACE) der NASA in den Sauerstoffbändern zur Bestimmung der Aerosolschichthöhe über dem Ozean, Zeitschrift für Fernerkundung (2024). DOI: 10.34133/remotesensing.0167