Evaluation of seven European aerosol optical depth retrieval algorithms for climate analysis

Satellite data are increasingly used to provide observation-based estimates of the effects of aerosols on climate. The Aerosol-cci project, part of the European Space Agency's Climate Change Initiative (CCI), was designed to provide essential climate variables for aerosols from satellite data. Eight algorithms, developed for the retrieval of aerosol properties using data from AATSR (4), MERIS (3) and POLDER, were evaluated to determine their suitability for climate studies. The primary result from each of these algorithms is the aerosol optical depth (AOD) at several wavelengths, together with the Ångström exponent (AE) which describes the spectral variation of the AOD for a given wavelength pair. Other aerosol parameters which are possibly retrieved from satellite observations are not considered in this paper. The AOD and AE (AE only for Level 2) were evaluated against independent collocated observations from the ground-based AERONET sun photometer network and against “reference” satellite data provided by MODIS and MISR. Tools used for the evaluation were developed for daily products as produced by the retrieval with a spatial resolution of 10 × 10 km2 (Level 2) and daily or monthly aggregates (Level 3). These tools include statistics for L2 and L3 products compared with AERONET, as well as scoring based on spatial and temporal correlations. In this paper we describe their use in a round robin (RR) evaluation of four months of data, one month for each season in 2008. The amount of data was restricted to only four months because of the large effort made to improve the algorithms, and to evaluate the improvement and current status, before larger data sets will be processed. Evaluation criteria are discussed. Results presented show the current status of the European aerosol algorithms in comparison to both AERONET and MODIS and MISR data. The comparison leads to a preliminary conclusion that the scores are similar, including those for the references, but the coverage of AATSR needs to be enhanced and further improvements are possible for most algorithms. None of the algorithms, including the references, outperforms all others everywhere. AATSR data can be used for the retrieval of AOD and AE over land and ocean. PARASOL and one of the MERIS algorithms have been evaluated over ocean only and both algorithms provide good results

Description des propriétés macrophysiques et microphysiques des nuages par télédétection active et passive (application à la campagne aéroportée FRENCH/DIRAC)

Les nuages sont l'une des principales sources d'incertitudes de la prévision du climat futur de la Terre. L'étude présentée vise à développer des méthodes affinant la description tant macrophysique que microphysique des nuages à partir de mesures aéroportées. Ces méthodes peuvent être à terme appliquées à des mesures spatiales du type de celles du train de l'espace, l'A -train. A cet effet, les mesures de deux radiomètres (POLDER et MiniMIR) et d'un lidar (LEANDRE) acquises pendant la campagne aéroportée FRENCH/DIRAC sont exploitées. Une méthode d'absorption différentielle est développée et utilisée pour corriger les mesures des deux radiomètres POLDER et MiniMIR de l'absorption par les gaz atmosphériques. POLDER, avec son large champ de vue, effectue une mesure radiométrique multidirectionnelle. La luminance multidirectionnelle d'une scène nuageuse est obtenue en la suivant sur plusieurs acquisitions successives de l'instrument. POLDER et LEANDRE permettent une évaluation de l'altitude des nuages. Le lidar fournit l'information la plus précise et peut permettre de discriminer les sommets et les bases de plusieurs couches nuageuses.Par des méthodes stéréoscopiques ou basées sur l'absorption par le dioxygène, POLDER fournit une information sur l'altitude des nuages. Celle-ci est moins précise mais présente l'avantage de rendre compte du large champ spatial couvert par l'instrument. Les mesures polarisées de POLDER ou de LEANDRE permettent une estimation de la phase thermodynamique des nuages, mais par commodité, une méthode simple basée sur le rapport des luminances mesurées dans le visible et le moyen infrarouge par MiniMIR est développée et privilégiée dans cette étude. Finalement, une méthode d'estimation optimale est développée et mise en œuvre pour déterminer l'épaisseur optique des nuages et la dimension des particules qui les constituent à partir de mesures passives dans le visible et dans le moyen infrarouge. Comparée aux méthodes précédemment développées au laboratoire, cette méthode permet d'obtenir des précisions similaires sur les paramètres nuageux déterminés. Toutefois, elle offre l'avantage d'exploiter naturellement les mesures multidirectionnelles de POLDER ainsi que d'autres informations ou données auxiliaires. De part sa modularité, cette méthode pourrait permettre d'exploiter en synergie les mesures de l'A-train.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF