| Retrievalmethode |
ASUR misst Emissionslinien von Spurengasen der Atmosphäre im Submillimeterlängenbereich, die thermisch angeregt werden. Aufgrund seines Frequenzbereichs von 604.3 bis 662.3 GHz (dies entspricht einer Wellenlänge von ca. 0,5 mm) wurde das ASUR Instrument für den Betrieb auf einem Flugzeug ausgelegt, das nahe der Tropopause fliegt (ca. 10 km), um Signalabsorption durch Wasserdampf zu vermeiden. Die Druckverbreiterung der gemessenen Emissionslinien enthält Informationen über die Höhe, in der die Emission stattgefunden hat. Das heißt, dass Emissionen aus niedrigen Höhen (z. B. 15 km) eine deutlich breitere Linie hervorrufen werden als Emissionen aus höheren Höhen (z. B. 35 km). Daher ist es möglich, Vertikalprofile des Volumenmischungsverhältnisses der gemessene Spurenstoffe durch die Analyse der Form einer gemessenen Linie zu gewinnen. Hierbei bestimmen die Bandbreite des Spektrometers und mögliche Interferenzen mit den Linien anderer Spurenstoffe die untere Grenze des messbaren Höhenbereichs, während die obere Grenze durch die Auflösung des Spektrometers bestimmt wird.
Das Retrieval basiert auf der Methode der optimalen Schätzung [Rodgers, 1976, 1990]. Diese Methode erlaubt es, A priori-Informationen in das Retrieval einfließen zu lassen, um die Lösungsfindung zu stabilisieren. Aus den geschätzten Profilen werden Spektren mit Hilfe eines Standard-Vorwärtsmodells für den Strahlungstransfer berechnet. Die geschätzten Profile werden mit Hilfe eines Newton- oder Levenberg-Marquart-Algorithmus iterativ variiert, womit die berechneten Spektren an die gemessenen angepasst werden. Das Retrieval benötigt hierfür Temperatur- und Druckprofile, die aus meteorologischen Analysen (z. B. vom Data Assimilation Office (DAO) oder vom European Center for Medium range Weather Forecast (ECMWF)) gewonnen und auf die Position der Messung interpoliert werden.
Das Profilretrieval wird auf einem äquidistanten Höhengitter durchgeführt, desses Höhenstützstellen einen Abstand von zwei Kilometern haben. Die gewonnenen Vertikalprofile haben typischerweise eine Höhenauflösung von 6-10 km in der unteren Stratosphäre. Mit dem Akusto-optischen Spektrometer (AOS), das eine spektrale Bandbreite von 1.5 GHz bei einer spektralen Auflösung von 1.5 MHz hat, kann Profilinformation in der Regel in einem Höhenbereich zwischen 15 und 50 km gewonnen werden. Mit dem im Jahre 2001 implementierten Chirp-Transform-Spektrometer (CTS), das eine Auflösung von ca. 300 kHz besitzt, kann dieser Höhenbereich auf 65-70 km ausgedehnt werden. Oberhalb dieser Höhe lässt sich Säuleninformation gewinnen.
Die horizontale Auflösung der ASUR-Messungen wird durch die Geschwindigkeit des Flugzeugs und die Integrationszeit bestimmt, die benötigt wird, um ein ausreichendes Signal zu Rausch-Verhältnis zu erhalten. Typisch is eine horizontale Auflösung von 20-50 km für alle operationellen Datenprodukte.
Referenzen:
Author: 13/05/2002
Armin Kleinböhl
Designer: 08/04/2002
Tianxun Ba
Last update: 13/05/2002 by
Armin Kleinböhl