Hulpmiddelen voor spectraalanalyse en simulatie

SFIT 2

SFIT2 is een softwaretool om hoge resolutie Fourier Transform Infrarood (FTIR) spectra van grondmetingen te analyseren. Het bevat alle nodige componenten om volumemengverhoudingen (vmr) van verticale profielen af te leiden uit geregistreerde atmosferische datasets in zonneabsorptie mode…

 

De verschillende componenten omvatten: het opsporen van refractieve atmosferische straling, voorwaartse lijn per lijn stralingstransfermodel, Fourier Transform Spectrometer (FTS) instrument model, zonnelijnlijst, en de inverse afleidingsmodule.


Om dit zogenaamd singulier probleem (inversie) te verhelpen, vereist de afleiding met SFIT2 ad hoc covariantie matrices die de onzekerheid karakteriseren van de a priori verticale profielen van de doelmoleculen, en de metingen. De SFIT2-afgeleide profielen en totale kolommen van de doelmoleculen zijn deze die de beste voorstelling weergeven voor de ware profielen, gegeven zijnde de metingen en de a priori informatie samen met hun onzekerheden.


Het afleidingsalgoritme in SFIT2 is gebaseerd op een semi-empirische implementatie van de zgn. Optimal Estimation Method (OEM) van Rodgers (2001) [1], maar laat ook Tikhonov regularisatie toe.

SFIT2 [2] werd ontwikkeld in samenwerking met het NASA Langley Research Center, het National Center for Atmospheric Research (NCAR) en het National Institute of Water and Atmosphere Research (NIWA).

Referenties

[1] C. D. Rodgers, "Inverse Methods for Atmospheric Sounding: Theory and Practice", World Scientific Publishing Co. Ltd. (2000).

[2] C. P. Rinsland, et al., "Northern and southern hemisphere groundbased infrared spectroscopic measurements of tropospheric carbon monoxide and ethane", J. Geophys. Res., 103, 28197–28218 (1998).

 

ASIMUT

ASIMUT is een modulaire software voor de berekening van stralingstransfers in planetaire atmosferen. De ASIMUT-software werd ontwikkeld om de synergie tussen het stijgende aantal instrumenten die onder verschillende geometrieën werken, te exploiteren...

 

De voornaamste specifieke kenmerken van de software zijn:

  • De mogelijkheid om kolommen en/of profielen van atmosferische constituenten simultaan af te leiden uit verschillende spectra, die van verschillende instrumenten afkomstig kunnen zijn, of verkregen onder verschillende geometrieën. Daardoor kan een gecombineerde retrieval (afleiding) worden uitgevoerd, bv. van een grondmeting en een satellietmeting die dezelfde luchtmassa meten, of van spectra gemeten door verschillende instrumenten op hetzelfde platform;
  • De analytische afleiding van de Jacobianen;
  • Het gebruik van de Optimal Estimation Method (OEM), waarbij diagonale of volle covariantie matrices gebruikt worden;
  • Draagbaarheid;
  • Modulariteit, wat het gemakkelijker maakt om in de toekomst onderdelen toe te voegen

Hoewel ASIMUT oorspronkelijk ontwikkeld werd voor de aardatmosfeer, is het toepassingsgebied nu ook uitgebreid naar planetaire atmosferen.

ALVL

ALVL (ASIMUT-LIDORT/VLIDORT) is een wetenschappelijk softwarepakket dat voornamelijk ontworpen werd om de voortplanting van straling door de atmosfeer van verschillende planeten in planparallelle (of pseudosferische) geometrie te simuleren. Het is een combinatie van 5 ultramoderne wetenschappelijke codes die verschillende aspecten modelleren…

 

 

Code

Auteur*

Doel (met betrekking tot het gebruik van een gegeven code in ALVL)

ASIMUT
(Unix version)

A.C. Vandaele, M. De Mazière,
M. Kruglanski, N. Kumps,
V. Letocart (IT support)
BIRA-IASB, Brussel, België

Berekening van moleculaire atmosfeer parameters als input voor LIDORT/VLIDORT, spectrum simulatie, simulatie van  instrumentele parameters, OEM (Optimal Estimation Method zoals gedefinieerd in [Rodgers, Inverse Methods for Atmospheric Sounding, Theory and Practice, 2000].

LIDORT

R. Spurr
RT Solutions, Cambridge MA, USA

Scalaire radiatieve transfer software (met inbegrip van thermische emissie, zonder polarizatie).

VLIDORT

R. Spurr
RT Solutions, Cambridge MA, USA

Vectoriële radiatieve transfer software (met inbegrip van polarizatie, zonder thermische emissie).

SPHER

M. Mishchenko
 NASA GISS, New York, USA

Berekening van aerosol atmosfeer parameters als inout voor LIDORT/VLIDORT in het geval van sferische aerosol deeltjes.

T-MATRIX

M. Mishchenko
NASA GISS, New York, USA

Berekening van aerosol atmosfeer parameters als input voor LIDORT/VLIDORT in het geval van niet-sferische aerosol deeltjes.

Interface blokken

S. Kochenova,
V. Letocart (IT support)
BIRA-IASB, Brussel, België

Link tussen ASIMUT, LIDORT, VLIDORT, SPHER en T-MATRIX.

*Nota: Verscheidene andere wetenschappers die hebben bijgedragen tot de verwezenlijking zijn: R. Drummond (test bestanden), T. Kerzenmacher (test bestanden), A. Merlaud (theoretische besprekingen), en G. Vanhaelewyn (hulp bij testen).

Zulke combinatie laat toe het gebruik van ALVL (1) om het volgende te modelleren:

  • zonne en thermische bronnen van straling;
  • satelliet, vliegtuig and grondgebaseerde metingen;
  • spectrale bereik van UV tot thermisch IR;
  • atmosfeer polarizatie;
  • absorptie en verstrooiing van straling door atmosferische gassen;
  • absorptie en verstrooiing van straling door aerosolen en wolken;
  • weerspiegeling van straling aan het aardoppervlak (Lambertiaan en anisotropisch).

en (2) de concentraties van de verschillende atmosferische constituenten af te leiden (met behulp van OEM).
 
ALVL heeft een uitvoerige validatie en testing ondergaan in september 2010. Op heden wordt het ook gebruikt om de concentratie aan vulkanische aerosol deeltjes te bepalen (de Eyjafjallajökull volkaan in Ijsland, actief sinds 20 maart 2010) van IASI gegevens verzamelt over het betreffende Europese gebied in april 2010. 


FLEXPART: Studies van lange afstand transport

FLEXPART is een gratis en veel getest software pakket dat de Langrangiaanse trajecten en dispersie van een groot aantal deeltjes kan berekenen.

 

 

 

 

 

Link naar de website van het Federaal Wetenschapsbeleid
Link naar de Federale Portaalsite