Validation of SCIAMACHY limb ozone profiles with lidar

Abstract

The National Institute for Public Health and the Environment (RIVM) has examined the quality of SCIAMACHY measurements on the structure of the ozone layer of the entire atmosphere. SCIAMACHY is a measurement instrument onboard the environmental satellite ENVISAT. It gives information on the composition of the atmosphere, for example on the amount of ozone. De structure of the ozone layer is represented by ozone profiles. SCIAMACHY profile measurements are made by scanning the atmosphere horizontally layer by layer (limb measurements). Limb ozone profiles measured with SCIAMACHY have been validated by comparing them to very reliable ozone measurements from the ground (lidar). This validation shows that individual SCIAMACHY ozone profiles can differ from lidar measurements with 35 percent or more. The average difference is -8 to 5 percent. Ozone concentrations, measured world wide and over a long time period, give information on the condition of the ozone layer and with that on the effectiveness of ozone reduction measures. SCIAMACHY profile measurements are hampered because ENVISAT's attitude with respect to the earth is not sufficiently known. As a result, the accurate altitude at which SCIAMACHY measures is not well enough known. This leads to so-called altitude shifts that influence the results of the measurements. The investigation has shown for the first time with SCIAMACHY measurements that the altitude shifts are more complicated than thought before. This makes a correction on the measurements even more difficult. However, it gives more insight into the unclearness of ENVISAT's attitude with respect to the earth. If a solution is found, it can be implemented with retroactive effect (till 2002) on all SCIAMACHY profile measurements.

Het RIVM heeft de kwaliteit onderzocht van SCIAMACHY-metingen van de opbouw van de ozonlaag in de hele atmosfeer. SCIAMACHY is een meetinstrument op de milieusatelliet ENVISAT. Het geeft informatie over de samenstelling van de atmosfeer, bijvoorbeeld over de hoeveelheid ozon. De opbouw van de ozonlaag wordt weergegeven met ozonprofielen. De profielmetingen van SCIAMACHY worden gedaan door de atmosfeer horizontaal laag voor laag te scannen (limbmetingen). De limb ozonprofielen die SCIAMACHY heeft gemeten, zijn vergeleken met zeer betrouwbare ozonmetingen vanaf de grond (lidar). Uit deze validatie blijkt dat de afzonderlijke SCIAMACHY-ozonprofielen 35 procent of meer kunnen afwijken van de lidarmetingen. De gemiddelde afwijking bedraagt -8 tot +5 procent. Ozonconcentraties, gemeten over de hele wereld en over een langere tijdsperiode, geven informatie over de conditie van de ozonlaag, en daarmee over de effectiviteit van maatregelen om de afbraak van de ozonlaag te verminderen. De profielmetingen van SCIAMACHY worden gehinderd doordat de stand van de ENVISAT-satelliet ten opzichte van de aarde niet voldoende bekend is. Hierdoor is de exacte hoogte waarop SCIAMACHY meet onvoldoende bekend. Dit leidt tot zogeheten hoogteverschuivingen, die de uitkomsten van de metingen beinvloeden. Het onderzoek heeft voor het eerst met SCIAMACHY-metingen aangetoond dat de hoogteverschuivingen nog gecompliceerder zijn dan gedacht. Dit maakt een correctie op de metingen nog moeilijker. Wel geeft het meer inzicht in de onduidelijkheid over de stand van de ENVISAT-satelliet ten opzichte van de aarde. Indien een oplossing gevonden wordt, kan die met terugwerkende kracht (tot 2002) worden toegepast op de profielmetingen van SCIAMACHY.