AIRS V6 CO Tests and Preliminary Validation J. Warner, Z. Wei, E. - - PowerPoint PPT Presentation

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AIRS V6 CO Tests and Preliminary Validation J. Warner, Z. Wei, E. - - PowerPoint PPT Presentation

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AIRS V6 CO Tests and Preliminary Validation J. Warner, Z. Wei, E. Maddy, E. Manning, J. Blaisdell, AND AIRS Members at JPL, GSFC, NOAA, and UMBC Previously presented: Preliminary validation from tests performed at UMBC using NOAA V6

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AIRS V6 CO Tests and Preliminary Validation

  • J. Warner, Z. Wei, E. Maddy, E. Manning, J. Blaisdell,

AND AIRS Members at JPL, GSFC, NOAA, and UMBC

¡*Supported ¡by ¡Sub-­‑contract ¡from ¡NASA ¡JPL ¡AIRS ¡team ¡

Previously presented:

  • Preliminary validation from tests performed at UMBC using NOAA V6
  • Issues with cross-track biases, now fixed.
  • Various first guess tests at UMBC using NOAA V6, now determined.

Today:

  • Mainly validate against the latest JPL tests related to CO.
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Various ¡Versions ¡Under ¡Tes.ng ¡

V5 ¡DAAC ¡with ¡Global ¡FG ¡ ¡– ¡AIRS ¡V5 ¡with ¡Global ¡1st ¡guess ¡the ¡same ¡as ¡the ¡averaged ¡profile ¡for ¡MOPITT ¡V3 ¡ V6 ¡JPL ¡with ¡Global ¡FG ¡– ¡AIRS ¡V6 ¡improvements ¡at ¡JPL ¡with ¡a ¡global ¡FG ¡as ¡in ¡the ¡V5 ¡ OE ¡– ¡ ¡Research ¡products ¡by ¡Warner, ¡et. ¡al., ¡2010 ¡ V6 ¡NOAA ¡with ¡Global ¡FG ¡– ¡AIRS ¡V6 ¡features ¡adapted ¡at ¡NOAA ¡as ¡of ¡Sept. ¡2010. ¡ ¡ ¡

V5 ¡DAAC ¡

1 ¡Global ¡FG ¡

V6 ¡JPL ¡

2 ¡Hemispheric ¡FG ¡

V6 ¡NOAA ¡

Various ¡FG ¡

OE ¡

1 ¡Global ¡FG ¡

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V6 CO Angular Dependence Recovered to V5 level

¡ V6 CO @NOAA V5 CO @DACC V6 CO @JPL 581

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Discussion of V6 CO 1st guess

AIRS CO sensitivity is primarily in the mid-troposphere where the choice of 1st guess is not as critical. The decision has been on what to use in regions our measurement signals are relatively weak. Focused on four Choices even though we’ve tested several

  • thers, which are not as good as options:
  • One global first guess in V6 same as in V5
  • Zonal mean of the climatology from MOZART
  • 3D climatology using MOZART
  • Two profiles (NH & SH) with seasonal variation computed

from MOZART

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3D ¡FG ¡using ¡MOZART ¡ Zonal ¡Mean ¡using ¡MOZART ¡

Tests Using Various FG at 840hPa

Single ¡global ¡FG ¡ 2FG ¡(NH ¡& ¡SH) ¡with ¡seasonal ¡change ¡

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Month Pressure (hPa) NH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 40 60 80 100 120 140 160 180 Month Pressure (hPa) SH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 40 60 80 100 120 140 160 180

NH SH

Seasonally Varying Hemispheric FG

  • Two uniform CO profiles for

NH and SH developed using global MOZORT monthly mean climatology.

  • Using NCAR MOZART monthly

mean climatology computed from 2.8x2.8 grid point 3D model

  • utputs from 2002-2009, and

interpolated to AIRS spatial and temporal resolution.

  • Trimmed off the boundary

layer high CO amount.

  • From 30 – 2hPa, the AFGL

climatology profile is used.

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JPL’s V5 ~ V6 monthly mean Jan., 2007

V5 V6 V6-V5

  • Day-night differences are

physical! CO sensitivity increases with increased surface temperature contrast.

  • V6 CO higher than V5 in NH, and

lower in SH, right direction!

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V6 CO Validated by INTEX-B in situ Profiles on Mar. 4, 2006

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 CO mixing ratio (ppbv) Pressure (hPa) Pro 76 (25°, 86°), intexBDC8 on 20060304 Insitu V5fg V5 RET V6fg JPL V5.9.12 OE 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 CO mixing ratio (ppbv) Pressure (hPa) Pro 75 (33°, 88°), intexBDC8 on 20060304 Insitu V5fg V5 RET V6fg JPL V5.9.12 OE

Issues with V5 CO values being too low in the lower troposphere is fixed with V6 by using more appropriate hemispheric first guesses.

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One Remaining Test

Courtesy ¡of ¡Evan ¡Manning, ¡JPL ¡ ¡

  • In the lower troposphere

there is a sharp transition due to high constrain to the 1st guess.

  • E. Maddy suggested to

adjust the damping parameter Cowgt.

  • Easy adaption at JPL.

¡ 800hPa ¡ 900hPa ¡

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Test of Cowgt at 840hPa for Mar. 4, 2006

NOAA ¡2.25 ¡ NOAA ¡3 ¡ NOAA ¡1.85 ¡ JPL ¡1.85 ¡ NOAA ¡0.5 ¡ NOAA1.5 ¡ Higher ¡Cowgt ¡allows ¡more ¡variaOons ¡from ¡the ¡AIRS ¡signals, ¡however, ¡may ¡result ¡ to ¡instability ¡and ¡higher ¡noise ¡in ¡the ¡retrievals. ¡

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Typical V6 CO Profiles NH ~ SH

20 40 60 80 100 120 140 160 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 20060304, NO. 03556, lat=26.89°,lon=92.35°, solzen=149.0°, land=0.0 V5 fg V6 fg V5 JPL V5.9.12q JPL COwgt1.5q COwgt=1.5 COwgt=1.85 COwgt=2.0 COwgt=2.25 COwgt=2.5 COwgt=3.0 COwgt=3.5 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 20060304, NO. 03930, lat=25.66°,lon=74.54°, solzen=29.9°, land=0.0 V5 fg V6 fg V5 JPL V5.9.12q JPL COwgt1.5q COwgt=1.5 COwgt=1.85 COwgt=2.0 COwgt=2.25 COwgt=2.5 COwgt=3.0 COwgt=3.5

NH SH

  • V6 show significant improvements over both NH and SH.
  • Retrievals start to be instable at larger Cowgt values,

see Cowgt=3.5, 3, or even 2.5.

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Various COwgt Validated by INTEX-B in situ Profiles

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 CO mixing ratio (ppbv) Pressure (hPa) Pro 76 (25°, 86°), intexBDC8 on 20060304 Insitu V5fg V5 1FG JPL V5.9.12 JPL qCOwgt 1.5 V6fg V061 COwgt 1.5 V061 COwgt 1.85 V061 COwgt 2.0 V061 COwgt 2.25 V061 COwgt 2.5 V061 COwgt 3.0 V061 COwgt 3.5 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 CO mixing ratio (ppbv) Pressure (hPa) Pro 75 (33°, 88°), intexBDC8 on 20060304 Insitu V5fg V5 1FG JPL V5.9.12 JPL qCOwgt 1.5 V6fg V061 COwgt 1.5 V061 COwgt 1.85 V061 COwgt 2.0 V061 COwgt 2.25 V061 COwgt 2.5 V061 COwgt 3.0 V061 COwgt 3.5

  • Significant improvements in the lower troposphere.
  • Retrievals start to be instable at larger Cowgt values,

see Cowgt=3.5, 3, or even 2.5.

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40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 200 400 600 800 1000 CO mixing ratio (ppbv) Pressure (hPa) AIRS profile comparison against NASA insitu profiles V5 FG V6 FG insitu V050 V058 V060 OE

90 ¡

NASA ¡Field ¡Campaign ¡(90 ¡profiles) ¡ MOZAIC ¡Measurements ¡ P ¡hPa ¡ V052 ¡ V058 ¡ V060 ¡ OE ¡ V052 ¡ V058 ¡ V060 ¡ OE ¡ 217 ¡ 12.088 ¡ 12.171 ¡ 14.292 ¡ 9.7596 ¡ 6.0950 ¡ 6.2446 ¡ 6.7784 ¡ 5.3870 ¡ 307 ¡ 3.1244 ¡ 3.2637 ¡ 2.6553 ¡ ¡ 3.1722 ¡ 3.0731 ¡ 3.0571 ¡ 3.0152 ¡ 2.9266 ¡ 506 ¡ 3.6321 ¡ 3.7677 ¡ ¡ 3.5294 ¡ 3.0804 ¡ 1.9110 ¡ ¡ 2.4142 ¡ ¡ 1.6048 ¡ 2.4298 ¡ 840 ¡ 4.2252 ¡ 4.2034 ¡ 3.0187 ¡ 6.3571 ¡ 4.0009 ¡ 4.3883 ¡ 3.0385 ¡ 2.7573 ¡

RMS Differences of Retrieval and in situ

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Available in situ Measurements

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 NDACC FLASK TOWER HIPPO START08 MOZAIC NOAA P3 ARCTAS MILAGRO intexB intexA 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

  • All available CO in situ data for AIRS records will be used to validate

V6 CO once V6 is processed in mass quantity.

  • NASA field campaign spiral profiles (a total of 90).
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Summary

  • V6 CO cross-track dependence is fixed.
  • V6 CO 1st guesses use 2 hemispheric climatology profiles with

seasonal variabilities derived from NCAR MOZARD model.

  • V6 CO using hemispheric and climatology 1st guess against in situ

data show significant improvements over V5 CO especially over problem regions (lower atmosphere and Southern Hemisphere).

Next Steps

  • Further tests with JPL/GSFC V6 codes to identify the best

Cowgt in response to all V6 upgrades.

  • Continue validations with more in situ data and compare with
  • ther satellite products.