EOPCLIMTRACK

Zusammenfassung:

Die Beobachtung der Atmosphäre mit Hilfe genauer und langzeitstabiler Daten wichtiger Klimavariablen (“Essential Climate Variables”, ECVs), wie etwa der Temperatur, ist von großer Bedeutung in den Atmosphären- und Klimawissenschaften. Beobachtungen aus dem Weltraum sind der Schlüssel um solche globalen Daten der Erdatmosphäre zu erhalten. GNSS Radiookkultation (RO) ist eine einzigartige Messmethode für die Beobachtung der freien Atmosphäre, da sie ECVs und deren Messunsicherheiten mit dem zugrundeliegenden Zeitstandard sowie dessen Langzeitstabilität verbindet und damit eine direkte Aneichung an fundamentale Zeitstandards ermöglicht. Das Wegener Center hat dazu in Vorläuferprojekten das neue Reference Occultation Processing System (rOPS) entwickelt und erstvalidiert, welches die vollständige Prozessierungskette von RO Rohdaten über Phasendaten und Refraktivität bis zu ECVs mit integrierter Unsicherheitsfortpflanzung umsetzt.

Das EOPCLIMTRACK Projekt hat auf diese Vorläuferarbeiten und rOPS-Entwicklungen mit dem übergeordneten Ziel aufgesetzt, RO Daten von neuen bisher international noch nicht in Auswertungen integrierten Satellitenmissionen bereit zu stellen und deren Qualität zu evaluieren. Dabei ging es insbesondere darum, die Qualität der rOPS Level 1a Excess Phase-Daten zu stärken und zu validieren, die wegen ihrer Proportionalität zur signalwegintegrierten Refraktivität sehr gut Temperatur- und Wasserdampfänderungen abbilden können, was für Klimamonitoring besonders wertvoll ist. Die neuen Satellitenmissionen im Fokus sind die FengYun-3 (FY-3) Serie von chinesischen operationellen Wettersatelliten, mit dem GNSS Occultation Sounder (GNOS) an Bord, und die wachsende CubeSat RO Konstellation von Spire Global, Inc.

Das übergeordnete Ziel wurde durch das Bearbeiten der folgenden zwei primären Teilziele erreicht:
1) Erweiterung der rOPS Level 1a Excess Phase-Datenbasis durch Integration der neuen RO Daten der FY-3/GNOS und Spire RO Missionen in die rOPS Level 1a Prozessierung, ausgehend von den GPS-Orbitdaten und Level 0 Daten der neuen Missionen, zur Berechnung von Excess Phase-Daten bestmöglicher Qualität;
2) Evaluation der Qualität der rOPS Level 1a Excess Phase-Daten auf Basis von Kolokationsanalysen mittels einer Reihe von Testmonaten von FY-3/GNOS und Spire RO Event-Daten und sorgfältiger Kolokation mit den hochqualitativen RO Event-Daten der Europäischen MetOp-A/-B Satelliten.

Die Abbildungen 1 and 2 unten illustrieren den methodischen Zugang und Beispielergebnisse.

Das Projekt hat geholfen, den Klimaforschungsnutzen der rOPS RO Datensätze durch die Integration der Prozessierung der neuen FY-3/GNOS und Spire RO Daten sowie durch deren sorgfältige Validierung mittels der europäischen MetOp-Daten weiter zu stärken. Das ist für weiterführende klimabezogene Anwendungen vielversprechend, da die Excess Phasen-Daten aufgrund des sehr kleinen Beobachtungsfehlers und der Unabhängigkeit von Hintergrundinformationen für die Untersuchung von Klimaänderungen besonders gut geeignet sind. EOPCLIMTRACK lieferte damit einen wertvollen Beitrag zur Vorbereitung der mögliche Detektion statistisch signifikanter Klimaänderungen im RO Langzeitdatensatz auf Basis von Excess Phase-Daten.