Rotational Raman scattering in the Earth's atmosphere ... - SRON

More documents

Recommendations

Info

130 2. The high degree of accuracy that is reached in the simulation of the Ring effect in GOME-type reflectivity measurements demonstrates that we can accurately model atmospheric rotational Raman scattering in backscattered sunlight. For this, our radiative transfer model and the derived input solar spectrum are sufficient, interpolation errors and undersampling errors can be avoided, and the mean residuals are reduced to the instrument noise level. 3. Accurate cloud parameters can be retrieved from a combination of O 2 A absorption band measurements and measurements of the near ultraviolet reflectivity continuum (350–400 nm). The Ring effect does not add significant information to the cloud parameter retrieval for this combination. When O 2 A absorption band measurements are not available the Ring structures need to be included to accurately retrieve cloud parameters.
Samenvatting Het door de aardatmosfeer terugverstrooide en door het aardoppervlak gereflecteerde zonlicht bevat een schat aan informatie over de samenstelling van de atmosfeer en over de eigenschappen van het oppervlak. Zo kan men bijvoorbeeld de concentratie van een belangrijk gas als ozon bepalen uit een gemeten Aarde-radiantiespectrum. Verscheidene satellietinstrumenten zijn gelanceerd om Aarderadiantiespectra nauwkeurig te meten: het Global Ozone Monitoring Experiment en zijn opvolger (GOME en GOME-2), de Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography (SCIAMACHY), en het Ozone Monitoring Instrument (OMI). Bij de analyse van de metingen is het gebruikelijk om het gemeten Aarde-radiantiespectrum te delen door een zonne-irradiantiespectrum. Deze ratio, die het reflectiespectrum wordt genoemd, toont hoe inkomend zonlicht verandert door weerkaatsing aan het aardoppervlak en door zijn reis door de aardatmosfeer. Een voordeel van deze ratio is dat calibratiefouten die zowel in de Aarde- als in de zonnemeting zitten wegdelen. Wanneer reflectie als functie van golflengte nauwkeurig bekeken wordt ziet men fijne spectrale structuren die veroorzaakt worden door het Ring effect. Dit effect, dat in 1962 ontdekt werd door Grainger en Ring, is te zien bij golflengten waar het zonnespectrum lijnen van lage intensiteit vertoont – de zogenaamde Fraunhoferlijnen. Het Ring effect wordt veroorzaakt door rotationele Ramanverstrooiing door stikstof- en zuurstofmoleculen in lucht. Dit inelastische lichtverstrooiingsproces maakt de Fraunhoferlijnen in een Aarde-radiantiespectrum minder diep dan in een zonnespectrum dat buiten de aardatmosfeer is gemeten. Hierdoor delen de Fraunhoferlijnen niet weg in de ratio van deze metingen en veroorzaakt het Ring effect effectief een opvulling van die Fraunhofer lijnen in het gemeten reflectiespectrum. Het Ring effect is het meest prominent in het ultraviolette golflengtebereik waar zich veel sterke Fraunhoferlijnen bevinden en waar moleculaire verstrooiing belangrijk is. Vaak wordt het Ring effect beschouwd als een stoorzender in de analyse van verstrooid zonlicht. De Ringstructuren interfereren namelijk met de veelal zwakkere absorptiestructuren die gebruikt worden om concentraties van de gassen zoals ozon, stikstofdioxide, etc. te bepalen. Het Ring effect kan echter ook beschouwd worden als een bron van informatie. Zo is het Ring effect gevoelig voor de aanwezigheid van wolken in de satellietwaarneming. Dit komt doordat de verhouding van inelastisch verstrooid licht ten opzichte van elastisch verstrooid licht anders is en afhangt van de aanwezigheid van wolken. Met de informatie over wolken die in het Ring effect verstopt zit, zoals bijvoorbeeld wolkentophoogte, kan het bepalen van concentraties van diverse gassen uit verstrooid zonlicht verbeterd worden voor bewolkte waarnemingen. Bij de aanvang van dit project waren er verschillende modellen beschikbaar die het Ring effect tot op zekere hoogte meenemen. Echter, twee aspecten waren nog niet in voldoende detail bestudeerd: (1) het belang van meervoudige Raman-verstrooiing en (2) het belang
Page 1 and 2:
VRIJE UNIVERSITEIT Rotational Raman
Page 5 and 6:
Contents 1 Introduction 1 1.1 Obser
Page 7 and 8:
1 Introduction 1.1 Observing skylig
Page 9 and 10:
Introduction 3 Extracting the wealt
Page 11 and 12:
Introduction 5 and Spurr, 1997, Vou
Page 13 and 14:
Introduction 7 energy: E rot (v,J)
Page 15 and 16:
Introduction 9 Figure 1.4: Probabil
Page 17 and 18:
Introduction 11 scattered radiance
Page 19 and 20:
Introduction 13 approximation in wh
Page 21 and 22:
Introduction 15 scattering have bee
Page 23 and 24:
2 A doubling-adding method to inclu
Page 25 and 26:
A doubling-adding method to include
Page 27 and 28:
Page 29 and 30:
Page 31 and 32:
Page 33 and 34:
Page 35 and 36:
Page 37 and 38:
Page 39 and 40:
Page 41 and 42:
Page 43:
Page 46 and 47:
40 Chapter 3 nm with a spectral res
Page 48 and 49:
42 Chapter 3 contributions of lower
Page 50 and 51:
44 Chapter 3 if we use the effectiv
Page 52 and 53:
46 Chapter 3 This in turn results i
Page 54 and 55:
48 Chapter 3 This may be shown in a
Page 56 and 57:
50 Chapter 3 The forward and adjoin
Page 58 and 59:
52 Chapter 3 Here, ∆ = diag [1, 1
Page 60 and 61:
54 Chapter 3 Figure 3.3: Relative R
Page 62 and 63:
56 Chapter 3 biases the simulation
Page 64 and 65:
58 Chapter 3 3.4.2 Approximation me
Page 66 and 67:
60 Chapter 3 where I ram,app and I
Page 68 and 69:
62 Chapter 3 3.5 Simulation of pola
Page 70 and 71:
64 Chapter 3 Figure 3.10: Relative
Page 72 and 73:
66 Chapter 3 dependence on the vert
Page 74 and 75:
68 Chapter 3 Figure 3.13: Same as F
Page 76 and 77:
70 Chapter 3 3.6 Summary A vector r
Page 78 and 79:
72 Chapter 3 where λ is the wavele
Page 80 and 81:
74 Chapter 3 where S l is the expan
Page 82 and 83:
76 Chapter 3 3.C Appendix: Evaluati
Page 85 and 86: 4 Accurate modeling of spectral fin
Page 87 and 88: Accurate modeling of spectral fine-
Page 103 and 104: 5 Retrieval of cloud properties fro
Page 105 and 106: Retrieval of cloud properties from
Page 125 and 126: References Aben, I., F. Helderman,
Page 127 and 128: References 121 Ellery, A., D. Wynn-
Page 129 and 130: References 123 Lacis, A. A., J. Cho
Page 131 and 132: References 125 Schulz, F., K. Stamn
Page 133 and 134: Summary A spectrum of sunlight that
Page 135: Summary 129 Earth radiance spectrum
Page 139 and 140: Samenvatting 133 met een vector-mod
Page 141: List of publications Peer-reviewed
show all

Rotational Raman scattering in the Earth's atmosphere ... - SRON

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?