|Generate QR code
Open Access
Subscription Access
Optimal Interpolation of AERONET Radiometric Network Observations for the Evaluation of the Aerosol Optical Depth Distribution in the Eastern European Region
https://doi.org/10.47612/0514-7506-2022-89-2-246-253
Abstract
The application of the optimal interpolation method for the assimilation of the observational data of aerosol optical thickness (AOT), which are sparse in space and time, in the chemical transport model is herein validated. Assuming the negligible error of AOT observations in the AERONET ground-based radiometric network, spatial and temporal correlation functions of the errors in the results of the AOT simulated by the GEOS-Chem chemical transport model are obtained. The optimal interpolation method is applied to the AERONET data using the GEOS-Chem results as a background field for the Eastern European region for 2015–2016. It is shown that the use of the optimal interpolation method permits to reduce the root-meansquare error of the AOT estimation by more than a third in places where there are no AERONET stations in comparison with the model results.
About the Authors
N. S. Miatselskaya
B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus
Belarus
Belarus
Minsk
A. I. Bril
B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus
Belarus
Belarus
Minsk
A. P. Chaikovsky
B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus
Belarus
Belarus
Minsk
Yu. Yu. Yukhymchuk
Main Astronomical Observatory of Academy of Science of Ukraine
Ukraine
Ukraine
Kyiv
G. P. Milinevski
Main Astronomical Observatory of Academy of Science of Ukraine;
Taras Shevchenko National University of Kyiv
Ukraine
Ukraine
Kyiv
A. A. Simon
National Center Minor Academy of Sciences of Ukraine
Ukraine
Ukraine
Kyiv
References
1. F. Waquet, J. Riedi, C. Labonnote, P. Goloub, B. Cairns, J.-L. Deuze, D. Tanre. J. Atm. Sci., 66 (2009) 2468—2480
2. B. Ford, C. L. Heald. Atm. Chem. Phys., 13 (2013) 9269—9283
3. S. Li, M. J. Garay, L. Chen, E. Rees, Y. Liu. J. Geophys. Res. Atm., 118 (2013) 1—14
4. C. Carnevale, G. Finzi, G. Mannarini, E. Pisoni, M. Volta. Atm. Env., 45 (2011) 289—295
5. A. Bovchaliuk, G. Milinevsky, V. Danylevsky, P. Goloub, O. Dubovik, A. Holdak, F. Ducos, M. Sosonkin. Atm. Chem. Phys., 13 (2013) 6587—6602
6. L. Sogacheva, T. Popp, A. M. Sayer, O. Dubovik, M. J. Garay, A. Heckel, N. C. Hsu, H. Jethva, R. A. Kahn, P. Kolmonen, M. Kosmale, G. Leeuw, R. C. Levy, P. Litvinov, A. Lyapustin, P. North, O. Torres, A. Arola. Atm. Chem. Phys., 20 (2020) 2031—2056
7. C. Ahn, O. Torres, H. Jethva. J. Geophys. Res. Atm., 119 (2014) 2457—2473
8. A. M. Sayer, N. C. Hsu, C. Bettenhausen, M.-J. Jeong. J. Geophys. Res. Atm., 118 (2013) 7864—7872
9. B. N. Holben, T. F. Eck, I. Slutsker, D. Tanre, J.P. Buis, A. Setzer, E. Vermote, J. A. Reagan, Y. J. Kaufman, T. Nakajima, F. Lavenu, I. Janowiak, A. Smirnov. Remote Sens. Environ., 66 (1998) 1—16
10. M. J. Granados-Munoz, F. Navas-Guzman, J. L. Guerrero-Rascado, J. A. Bravo-Aranda, I. Binietoglou, S. N. Pereira, S. Basart, J. M. Baldasano, L. Belegante, A. Chaikovsky, A. Comeron, G. D’Amico, O. Dubovik, L. Ilic, P. Kokkalis, C. Munoz-Porcar, S. Nickovic, D. Nicolae, F. J. Olmo, A. Papayannis, G. Pappalardo, A. Rodríguez, K. Schepanski, M. Sicard, A. Vukovic, U. Wandinger, F. Dulac, L. Alados-Arboledas. Atm. Chem. Phys., 16 (2016) 7043—7066
11. M. Filonchyk, M. Peterson, H. Yan, S. Yang, A. Chaikovsky. Atm. Environ., 249 (2021) 118237
12. A. Chauvigne, K. Sellegri, M. Hervo, N. Montoux, P. Freville, P. Goloub. Atm. Meas. Tech., 9 (2016) 4569—4585
13. J. Meier, I. Tegen, I. Mattis, R. Wolke, L. Alados Arboledas, A. Apituley, D. Balis, F. Barnaba, A. Chaikovsky, M. Sicard, G. Pappalardo, A. Pietruczuk, D. Stoyanov, F. Ravetta, V. Rizi. Atm. Environ., 47 (2012) 519–532
14. S. Li, C. Yu, L. Chen, J. Tao, H. Letu, W. Ge, Y. Si, Y. Liu. Atm. Environ., 141 (2016) 320–332
15. M. Chin, P. Ginoux, S. Kinne, O. Torres, B. N. Holben, B. N. Duncan, R. V. Martin, J. A. Logan, A. Higurashi, T. Nakajima. J. Atm. Sci., 59 (2002) 461—483
16. S. Kinne, U. Lohmann, J. Feichter, M. Schulz, C. Timmreck, S. Ghan, R. Easter, M. Chin, P. Ginoux, T. Takemura, I. Tegen, D. Koch, M. Herzog, J. Penner, G. Pitari, B. Holben, T. Eck, A. Smirnov, O. Dubovik, I. Slutsker, D. Tanre, O. Torres, M. Mishchenko, I. Geogdzhayev, D. A. Chu, Y. Kaufman. J. Geophys. Res., 108, N D20 (2003) 4634
17. V. Cesnulyte, A. V. Lindfors, M. R. A. Pitkänen, K. E. J. Lehtinen, J.-J. Morcrette, A. Arola. Atm. Chem. Phys., 14 (2014) 593—608
18. O. Zawadzka, K. Markowicz. Remote Sens., 6 (2014) 7182—7211
19. J. I. Rubin, J. S. Reid, J. A. Hansen, J. L. Anderson, B. N. Holben, P. Xian, D. L. Westphal, J. Zhang. J. Geophys. Res. Atm., 122 (2017) 4967—4992
20. W. D. Collins, P. J. Rasch, B. E. Eaton, B. V. Khattatov, J.-F. Lamarque. J. Geophys. Res., 106, N D7 (2001) 7313—7336
21. A. Benedetti, J.-J. Morcrette, O. Boucher, A. Dethof, R. J. Engelen, M. Fisher, H. Flentje, N. Huneeus, L. Jones, J. W. Kaiser, S. Kinne, A. Mangold, M. Razinger, A. J. Simmons, M. Suttie. J. Geophys. Res., 114 (2009) 736—749
22. N. A. J. Schutgens, T. Miyoshi, T. Takemura, T. Nakajima. Atm. Chem. Phys., 10 (2010) 2561—2576
23. M. Schroedter-Homscheidt, H. Elbern, T. Holzer-Popp. Atm. Chem. Phys., 10 (2010) 10435—10452
24. I. Bey, D. J. Jacob, R. M. Yantosca, J. A. Logan, B. D. Field, A. M. Fiore, Q. Li, H. Y. Liu, L. J. Mickley, M. G. Schultz. J. Geophys. Res., 106, N D19 (2001) 23073—23096
25. M. Ghil, P. Malanotte-Rizzoli. Adv. Geophys., 33 (1991) 141—266
26. M. Asch, M. Bocquet, M. Nodet. Data Assimilation: Methods, Algorithms, and Applications, SIAM (2016)
27. Л. С. Гандин. Объективный анализ метеорологических полей, Ленинград, Гидрометеорологическое изд-во (1963)
28. R. E. Kalman. Trans. ASME, 82D (1960) 35—45
29. Y. Sasaki. J. Meteor. Soc. Jpn., 36 (1958) 77—88
30. M. Tombette, V. Mallet, B. Sportisse. Atm. Chem. Phys., 9 (2009) 57—70
31. I. Feis, G. Masiello, C. Serio. Proc. SPIE, 11152 (2019) 111520C
32. C. E. Chung, V. Ramanathan, G. Carmichael, S. Kulkarni, Y. Tang, B. Adhikary, L. R. Leung, Y. Qian. Atm. Chem. Phys., 10 (2010) 6007—6024
33. N. S. Miatselskaya, V. P. Kabashnikov, H. V. Norka, A. P. Chaikovsky, A. I. Bril, G. P. Milinevsky, V. O. Danylevsky. Space Sci. Technol., 23 (2017) 3—11
34. N. S. Miatselskaya. Proc. SPIE, 11152 (2019) 1115213
35. Н. С. Метельская, А. И. Бриль, А. П. Чайковский, А. С. Федоренко, Г. П. Милиневский. Косм. наука технол., 26 (2020) 59—71
36. S.-J. Lin, R. B. Rood. Mon. Weather Rev., 124 (1996) 2046—2070
37. L. M. Zhang, S. L. Gong, J. Padro, L. Barrie. Atm. Environ., 35 (2001) 549—560
38. C. A. Keller, M. S. Long, R. M. Yantosca, A. M. Da Silva, S. Pawson, D. I. Jacob. Geosci. Model Devel., 7 (2014) 1409—1417
39. D. S. Jo, R. J. Park, M. J. Kim, D. V. Spracklen. Atm. Environ., 81 (2013) 230—244
40. O. Dubovik, M. D. King. J. Geophys. Res. Atm., 105 (2000) 20673—20696
41. O. Dubovik, A. Sinyuk, T. Lapyonok, B. N. Holben, M. Mishchenko, P. Yang, T. F. Eck, H. Volten, O. Minoz, B. Veihelmann, W. J. Zande, J.-F. Leon, M. Sorokin, I. Slutsker. J. Geophys. Res. Atm., 111 (2006) D11208
42. T. Eck, B. Holben, J. Reid, O. Dubovik, A. Smirnov, N. O’Neill, I. Slutsker, S. Kinne. J. Geophys. Res., 104 (1999) 31333—31349
43. B. N. Holben, D. Tanre, A. Smirnov, T. F. Eck, I. Slutsker, N. Abuhassan, W. W. Newcomb, J. S. Schafer, B. Chatenet, F. Lavenu, Y. J. Kaufman, J. Vande Castle, A. Setzer, B. Markham, D. Clark, R. Frouin, R. Halthore, A. Karneli, N. T. O’Neill, C. Pietras, R. T. Pinker, K. Voss, G. Zibordi. J. Geophys. Res., 106, N D11 (2001) 12067—12097
44. L. M. David, A. R. Ravishankara, J. K. Kodros, C. Venkataraman, P. Sadavarte, J. R. Pierce, S. Chaliyakunnel, D. B. Millet. J. Geophys. Res. Atm., 123 (2018) 3688–3703
45. V. Bovchaliuk, A. Bovchaliuk, G. Milinevsky, V. Danylevsky, M. Sosonkin, Ph. Goloub. Adv. Astron. Space Phys., 3 (2013) 46—52
46. K. D. Knobelspiesse, C. Pietras, G.S. Fargion, M. H. Wang, R. Frouin, M. A. Miller, S. Subramaniam, W. M. Balch. Remote Sens. Environ., 93 (2004) 87—106
47. A. Smirnov, B. N. Holben, D. M. Giles, I. Slutsker, N. T. O’Neill, T. F. Eck, A. Macke, P. Croot, Y. Courcoux, S. M. Sakerin, T. J. Smyth, T. Zielinski, G. Zibordi, J. I. Goes, M. J. Harvey, P. K. Quinn, N. B. Nelson, V. F. Radionov, C. M. Duarte, R. Losno, J. Sciare, K. J. Voss, S. Kinne, N. R. Nalli, E. Joseph, K. Krishna Moorthy, D. S. Covert, S. K. Gulev, G. Milinevsky, P. Larouche, S. Belanger, E. Horne, M. Chin, L. A. Remer, R. A. Kahn, J. S. Reid, M. Schulz, C. L. Heald, J. Zhang, K. Lapina, R. G. Kleidman, J. Griesfeller, B. J. Gaitley, Q. Tan, T. L. Diehl. Atm. Meas. Tech., 4 (2011) 583—597
Review
For citations:
Miatselskaya N.S., Bril A.I., Chaikovsky A.P., Yukhymchuk Yu.Yu., Milinevski G.P., Simon A.A. Optimal Interpolation of AERONET Radiometric Network Observations for the Evaluation of the Aerosol Optical Depth Distribution in the Eastern European Region. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2022;89(2):246-253. (In Russ.) https://doi.org/10.47612/0514-7506-2022-89-2-246-253
Views: 288
Email this article 