Intercomparison of Odin-SMR ozone profiles with ground-based millimetre-wave observations in the Arctic, the mid-latitudes, and the tropics

摘要

The sub-millimetre radiometer (SMR) on board the Odin satellite measures signatures of ozone in two bands centred at 501.8 and 544.6 GHz. From the measurements, ozone volume mixing ratio profiles in the stratosphere and lower mesosphere are retrieved using the Optimal Estimation Method. In this paper, the ozone profiles measured by Odin-SMR (level-2 data ver. 2.1 and 2.0, respectively) are compared to measurements taken by ground-based millimetre wave radiometers in the Arctic; at Kiruna, Sweden; in the mid-latitudes on the Zugspitze, Germany; and in the tropics at Mérida, Venezuela. The Kiruna Microwave Radiometer (KIMRA) covers the frequency range 195-224 GHz, and the Millimeter Wave Radiometer MIRA 2, which was operated on the Zugspitze and at Mérida, measures in the frequency band 268-281 GHz. From the measurements, ozone profiles in the vertical range between approximately 15-65 km were retrieved using the Optimal Estimation Method. Since the ground-based measurements have a lower vertical resolution than those of Odin the latter were degraded using the averaging kernels of the ground-based retrievals. The comparison of the resulting profiles to the ground-based data enables the identification of biases in the Odin measurements and their possible latitudinal variation. In general, a good agreement between satellite and ground-based measurements for the 501.8 GHz band was found in the stratosphere except for a negative bias in the Odin data of about 10-15% in the tropical measurements. The Odin measurements taken at 544.9 GHz yielded systematically 20-30% lower ozone mixing ratios in the middle stratosphere than the ground-based measurements at all sites. PACS No.: 92.60.hdLe radiomètre sous-millimétrique à bord du satellite Odin mesure la signature d'ozone dans deux bandes centrées sur 501,8 et 544,6 GHz. À partir de ces mesures, nous retrouvons les profiles d'ozone dans la stratosphère et la basse mésosphère à l'aide de la méthode d'Estimation Optimale. Dans ce papier, nous comparons les profiles d'ozone mesurés par Odin (données de niveau-2, versions 2,1 et 2,0 respectivement) aux mesures par les radiomètres millimétriques basés au sol dans l'Artique à Kiruna en Suède, aux latitudes moyennes à Zugspitze en Allemagne et sous les tropiques à Mérida au Vénézuela. Le radiomètre millimétrique de Kiruna (KIMRA) couvre couvre le domaine de fréquence 195-224 GHz et le radiomètre MIRA 2 qui a été utilisé à Zugspitze et à Mérida fonctionne dans le domaine 268-281 GHz. À partir des mesures, nous avons déduit les profiles d'ozone en altitude entre 16 et 61 km, à l'aide de la méthode d'Estimation Optimale. Parce que les mesures à partir du sol ont une résolution en altitude plus faible qu'Odin, nous avons dégradé les mesures de ce dernier en utilisant les noyaux de moyenne des résultats obtenus des mesures au sol. La comparaison des profiles résultants avec les résultats obtenus du sol permet l'identification de biais des mesures d'Odin et leur variation possible en latitude. En général, nous trouvons un bon agrément entre les mesures au sol et celle d'Odin, excepté pour un biais négatif de 10-15 % dans les mesures sous les tropiques. Les mesures d'Odin à 544,9 GHz montrent un rapport de mélange d'ozone dans la stratosphère 20-30 % systématiquement plus faible que les mesure prises du sol à tous les sites.[Traduit par la Rédaction]