zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-703Research ArticleСтатьиВЗАИМНАЯ КАЛИБРОВКА СПУТНИКОВЫХ И НАЗЕМНЫХ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ СО2 НА СТАНЦИИ NDACC St. PetersburgINTERCALIBRATION OF SATELLITE AND GROUND-BASED MEASUREMENTS OF CO2 MEAN MOLE FRACTIONS AT THE NDACC SITE St. PetersburgВиролайненЯ. А.VirolainenYa. A.

199034, Санкт-Петербург

Saint Petersburg, 199034

yana.virolainen@spbu.ruНикитенкоА. А.NikitenkoA. A.

199034, Санкт-Петербург

Saint Petersburg, 199034

ТимофеевЮ. М.TimofeyevYu. M.

199034, Санкт-Петербург

Saint Petersburg, 199034

Санкт-Петербургский государственный университетSaint Petersburg State University202002112020875816820Copyright © Виролайнен Я.А., Никитенко А.А., Тимофеев Ю.М., 20202020Виролайнен Я.А., Никитенко А.А., Тимофеев Ю.М.Virolainen Y.A., Nikitenko A.A., Timofeyev Y.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/703

Проведено сопоставление наземных (Фурье-спектрометром Bruker 125HR) и спутниковых (ОСО-2) измерений содержания СО2 вблизи Санкт-Петербурга. Коррекция наземных измерений величин ХСО2 на 2.5 % и выбор оптимальной схемы интерпретации спектроскопических данных позволяют согласовать два типа измерений со средними различиями в –0.01—0.16 ppm (–0.00—0.04 %) и стандартными отклонениями средних 1.42—1.49 ppm (0.35—0.37 %) при пространственной согласованности измерений 100—300 км. Малые значения рассогласований позволяют использовать оба типа данных измерений ХСО2 для решения обратной задачи атмосферного переноса — определения антропогенных эмиссий СО2.

We compared ground-based (Bruker 125 HR) and satellite (OCO-2) datasets of simultaneous CO2 measurements in the vicinity of St. Petersburg. It is shown that correcting the ground-based XCO2 values by 2.5% and choosing an optimal setup during the spectra analysis allowed us to reach good agreement between the satellite and ground-based measurements. The bias between the two datasets is –0.01—0.16 ppm (–0.00—0.04%) for the means, and the standard deviation of the means is 1.42—1.49 ppm (0.35—0.37%) with a spatial mismatch of XCO2 data pairs of 100—300 km. Such small disagreement between the two types of measurements permits to use both methods for solving the inverse task of atmospheric transfer — the estimation of anthropogenic emissions of CO2.

валидация спутниковых измеренийФурье-спектроскопияОСО-2Bruker 125HRмониторинг углекислого газаsatellite measurements validationFourier transform spectrometryOCO-2Bruker 125 HRcarbon dioxide monitoringРабота выполнена при поддержке грантом СПбГУ COLLAB2019_2 (№ 39455678). Наземные измерения солнечного излучения высокого спектрального разрешения получены на оборудовании ресурсного центра СПбГУ “Геомодель”.ReferencesT. F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, P.M. Midgley. Intergovernmental Panel on Climate Change (2013): https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/WG1AR5_SummaryVolume_FINAL.pdfT. F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, P.M. Midgley. Intergovernmental Panel on Climate Change (2013): https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/WG1AR5_SummaryVolume_FINAL.pdfNational Institute for Environmental Studies report. A guidebook on the use of satellite greenhouse gases observation data to evaluate and improve greenhouse gas emission inventories (2018): https://www.nies.go.jp/soc/doc/GHG_Satellite_Guidebook_1st_12d.pdfNational Institute for Environmental Studies report. A guidebook on the use of satellite greenhouse gases observation data to evaluate and improve greenhouse gas emission inventories (2018): https://www.nies.go.jp/soc/doc/GHG_Satellite_Guidebook_1st_12d.pdfCommittee on Earth Observing Satellites (CEOS) report. A constellation architecture for monitoring carbon dioxide and methane from space (2018): http://ceos.org/document_management/Virtual_Constellations/ACC/Documents/CEOS_AC-VC_GHG_White_Paper_Version_1_20181009.pdfCommittee on Earth Observing Satellites (CEOS) report. A constellation architecture for monitoring carbon dioxide and methane from space (2018): http://ceos.org/document_management/Virtual_Constellations/ACC/Documents/CEOS_AC-VC_GHG_White_Paper_Version_1_20181009.pdfH. Bovensmann, M. Buchwitz, J. P. Burrows, M. Reuter, T. Krings, K. Gerilowski, O. Schneising, J. Heymann, A. Tretner, J. Erzinger. Atmos. Meas. Tech., 3, N 4 (2010) 781—811H. Bovensmann, M. Buchwitz, J. P. Burrows, M. Reuter, T. Krings, K. Gerilowski, O. Schneising, J. Heymann, A. Tretner, J. Erzinger. Atmos. Meas. Tech., 3, N 4 (2010) 781—811P. Fu, Y. Xie, C. E. Moore, S. W. Myint, C. J. Bernacchi. Earths Future, 7, N 9 (2019) 1058—1070P. Fu, Y. Xie, C. E. Moore, S. W. Myint, C. J. Bernacchi. Earths Future, 7, N 9 (2019) 1058—1070D. Wunch, P. O. Wennberg, G. Osterman, B. Fisher, B. Naylor, C. M. Roehl, C. ODell, L. Mandrake, C. Viatte, D. W. Griffith, N. M. Deutscher, V. A. Velazco, J. Notholt, T. Warneke, C. Petri, M. de Maziére, M. K. Sha, R. Sussmann, M. Rettinger, D. Pollard, J. Robinson, I. Morino, O. Uchino, F. Hase, T. Blumenstock, M. Kiel, D. G. Feist, S. G. Arnold, K. Strong, J. Mendonca, R. Kivi, P. Heikkinen, L. Iraci, J. Podolske, P. W. Hillyard, S. Kawakami, M. K. Dubey, H. A. Parker, E. Sepulveda, O. E. G. Rodriguez, Y. Te, P. Jeseck, M. R. Gunson, D. Crisp, A. Eldering. Atmos. Meas. Tech., 10, N 6 (2017) 2209—2238D. Wunch, P. O. Wennberg, G. Osterman, B. Fisher, B. Naylor, C. M. Roehl, C. ODell, L. Mandrake, C. Viatte, D. W. Griffith, N. M. Deutscher, V. A. Velazco, J. Notholt, T. Warneke, C. Petri, M. de Maziére, M. K. Sha, R. Sussmann, M. Rettinger, D. Pollard, J. Robinson, I. Morino, O. Uchino, F. Hase, T. Blumenstock, M. Kiel, D. G. Feist, S. G. Arnold, K. Strong, J. Mendonca, R. Kivi, P. Heikkinen, L. Iraci, J. Podolske, P. W. Hillyard, S. Kawakami, M. K. Dubey, H. A. Parker, E. Sepulveda, O. E. G. Rodriguez, Y. Te, P. Jeseck, M. R. Gunson, D. Crisp, A. Eldering. Atmos. Meas. Tech., 10, N 6 (2017) 2209—2238Наблюдательная сеть TCCON: https://tccon-wiki.caltech.edu/Наблюдательная сеть TCCON: https://tccon-wiki.caltech.edu/Наблюдательная сеть IRWG/NDACC: https://www2.acom.ucar.edu/irwgНаблюдательная сеть IRWG/NDACC: https://www2.acom.ucar.edu/irwgS. Barthlott, M. Schneider, F. Hase, A. Wiegele, E. Christner, Y. González, T. Blumenstock, S. Dohe, O. E. García, E. Sepúlveda, K. Strong, J. Mendonca, D. Weaver, M. Palm, N. M. Deutscher, T. Warneke, J, Notholt, B. Lejeune, E. Mahieu, N. Jones, D. W. T. Griffith, V. A. Velazco, D. Smale, J. Robinson, R. Kivi, P. Heikkinen, U. Raffalski. Atmos. Meas. Tech., 8, N 3 (2015) 1555—1573S. Barthlott, M. Schneider, F. Hase, A. Wiegele, E. Christner, Y. González, T. Blumenstock, S. Dohe, O. E. García, E. Sepúlveda, K. Strong, J. Mendonca, D. Weaver, M. Palm, N. M. Deutscher, T. Warneke, J, Notholt, B. Lejeune, E. Mahieu, N. Jones, D. W. T. Griffith, V. A. Velazco, D. Smale, J. Robinson, R. Kivi, P. Heikkinen, U. Raffalski. Atmos. Meas. Tech., 8, N 3 (2015) 1555—1573Ю. М. Тимофеев, И. А. Березин, Я. А. Виролайнен, М. В. Макарова, А. В. Поляков, А. В. Поберовский, Н. Н. Филиппов, С. Ч. Фока. Изв. РАН ФАО, 55, № 1 (2019) 65—72 [Yu. M. Timofeyev, I. A. Berezin, Ya. A., Virolainen, M. V. Makarova, A. V. Polyakov, A. V. Poberovsky, S. Ch. Foka. Izv. Atm. and Ocean. Phys., 55, N 1 (2019) 59—64]Ю. М. Тимофеев, И. А. Березин, Я. А. Виролайнен, М. В. Макарова, А. В. Поляков, А. В. Поберовский, Н. Н. Филиппов, С. Ч. Фока. Изв. РАН ФАО, 55, № 1 (2019) 65—72 [Yu. M. Timofeyev, I. A. Berezin, Ya. A., Virolainen, M. V. Makarova, A. V. Polyakov, A. V. Poberovsky, S. Ch. Foka. Izv. Atm. and Ocean. Phys., 55, N 1 (2019) 59—64]Y. Timofeyev, Y. Virolainen, M. Makarova, A. Poberovsky, A. Polyakov, D. Ionov, S. Osipov, H. Imhasin. J. Mol. Spectr., 323 (2016) 2—14Y. Timofeyev, Y. Virolainen, M. Makarova, A. Poberovsky, A. Polyakov, D. Ionov, S. Osipov, H. Imhasin. J. Mol. Spectr., 323 (2016) 2—14F. Hase, J. W. Hannigan, M. T. Coffey, A. Goldman, M. Höpfner, N. B. Jones, C. P. Rinsland, S. W. Wood. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 87 (2004) 25—52F. Hase, J. W. Hannigan, M. T. Coffey, A. Goldman, M. Höpfner, N. B. Jones, C. P. Rinsland, S. W. Wood. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 87 (2004) 25—52Я. А. Виролайнен. Журн. прикл. спектр., 85, № 3 (2018) 453–460 [Ya. A. Virolainen. J. Appl. Spectr., 85, N 3 (2018) 462—469]Я. А. Виролайнен. Журн. прикл. спектр., 85, № 3 (2018) 453–460 [Ya. A. Virolainen. J. Appl. Spectr., 85, N 3 (2018) 462—469]База данных OCO-2 по СО2 https://co2.jpl.nasa.gov/download/?dataset=OCO2LtCO2v9&product=LITEБаза данных OCO-2 по СО2 https://co2.jpl.nasa.gov/download/?dataset=OCO2LtCO2v9&product=LITEOrbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) Data Product User’s Guide https://docserver.gesdisc.eosdis.nasa.gov/public/project/OCO/OCO2_DUG.V9.pdfOrbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) Data Product User’s Guide https://docserver.gesdisc.eosdis.nasa.gov/public/project/OCO/OCO2_DUG.V9.pdfГ. М. Неробелов, Ю. М. Тимофеев, С. П. Смышляев, Я. А. Виролайнен, М. В. Макарова, С. Ч. Фока. Опт. атм. и океана, 33, № 10 (2020) (в печати)Г. М. Неробелов, Ю. М. Тимофеев, С. П. Смышляев, Я. А. Виролайнен, М. В. Макарова, С. Ч. Фока. Опт. атм. и океана, 33, № 10 (2020) (в печати)М. В. Макарова, А. В. Поберовский, Ф. Хазе, Ю. М. Тимофеев, Х. Х. Имхасин. Журн. прикл. спектр., 83, № 3 (2016) 437—444 [M. V. Makarova, A. V. Poberovskii, F. Hase, Yu. Timofeyev, Kh. Kh. Imhasin. J. Appl. Spectr., 83, N 3 (2016) 429—436]М. В. Макарова, А. В. Поберовский, Ф. Хазе, Ю. М. Тимофеев, Х. Х. Имхасин. Журн. прикл. спектр., 83, № 3 (2016) 437—444 [M. V. Makarova, A. V. Poberovskii, F. Hase, Yu. Timofeyev, Kh. Kh. Imhasin. J. Appl. Spectr., 83, N 3 (2016) 429—436]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.