Analysis of the Usability of the IASI as an Alternative Source of Data on the Vertical Distribution of Meteorological Elements

• Autorzy: Kaczmarzyk Bartosz , Jasiński Janusz , Siewert Jolanta

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0055.3091

Warianty tytułu

PL

Analiza wykorzystania interferometru IASI jako alternatywnego źródła danych o pionowym rozkładzie elementów meteorologicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of an analysis of the usability of the Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI) data as an alternative source of data on the vertical distribution of meteorological elements such as temperature and dew point temperature. The analysis was carried out on the basis of data obtained by the IASI device and the measurement results obtained by means of upper air soundings conducted in Camborne, UK from August 1 through 10, 2024. The paper also presents methodology to determine the dew point temperature using information acquired by satellites. The tabulated radiosonde data were retrieved from the University of Wyoming data repository, while the satellite data acquired by the MetOp satellites were obtained directly from EUMETSAT (the European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites). The results were obtained by the IASI from the MetOp-B and MetOp-C satellites when both orbited over the location of the aerological station in Camborne during the time the upper air soundings were performed. These soundings were used as reference data during the assessment of the IASI results. Statistical parameters, root mean square error (RMSE) and mean absolute error (MAE), were calculated separately for the values of air temperature and dew point temperature to validate the pseudo soundings data obtained from the IASI. The satellites were shown as an alternative source of data on the vertical distribution of meteorological elements. The provided descriptions are focused on the use of the data for the meteorological support of aviation and military operations.

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy możliwości wykorzystania danych z interferometru do sondowania atmosfery w zakresie podczerwieni (ang. IASI) jako alternatywnego źródła danych o pionowym rozkładzie elementów meteorologicznych takich jak temperatura i temperatura punktu rosy. Analiza została przeprowadzona na podstawie danych uzyskanych przez interferometr oraz wyników radiosondaży przeprowadzonych w Camborne w Wielkiej Brytanii od 1 do 10 sierpnia 2024 r. W artykule wskazano również sposoby wyznaczenia temperatury punktu rosy przy wykorzystaniu informacji pozyskiwanych przez satelity. Dane radiosondażowe w postaci tabelarycznej uzyskano z repozytorium danych Uniwersytetu w Wyoming, natomiast dane z satelitów MetOp - bezpośrednio z EUMETSAT (Europejska Organizacja Eksploatacji Satelitów Meteorologicznych). Jako dane referencyjne wykorzystano dane z pomiarów przeprowadzonych bezpośrednio przez pionowe sondowania atmosfery. Zostały one porównane z wynikami pozyskanymi przez IASI z satelitów MetOp-B oraz MetOp-C, które znajdowały się nad stacją aerologiczną w Camborne w Wielkiej Brytanii w godzinach wykonywania radiosondaży. W celu walidacji uzyskanych danych przez tzw. pseudosondaże obliczono parametry statystyczne takie jak pierwiastek błędu średniokwadratowego (RMSE) oraz błąd średni bezwzględny (MAE). Obliczenia przeprowadzono oddzielnie dla uzyskanych różnic wartości temperatury powietrza oraz temperatury punktu rosy. Wykazano, że dane satelitarne mogą być wykorzystane jako alternatywne źródło danych. Przy opisach skupiono się na wykorzystaniu analizowanych danych w celu meteorologicznego zabezpieczenia lotnictwa oraz działań wojsk.

Słowa kluczowe

EN

remote sensing of the atmosphere; satellite meteorology; vertical profile of the atmosphere; meteorological support; upper air sounding

PL

teledetekcyjne badanie atmosfery; meteorologia satelitarna; pionowe sondowanie atmosfery; zabezpieczenie meteorologiczne

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 74, No. 2
• Strony: 19--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kaczmarzyk Bartosz

• Head Office of the Hydrometeorological Service of the Polish Armed Forces, Leśna St., 02-800 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0009-0005-6491-8149

autor

Jasiński Janusz

• Military University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Geodesy, Institute of Geospatial Engineering and Geodesy, Department of Military Hydrometeorology, 2 Gen. S. Kaliskiego St., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5634-3430

autor

Siewert Jolanta

• Military University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Geodesy, Institute of Geospatial Engineering and Geodesy, Department of Military Hydrometeorology, 2 Gen. S. Kaliskiego St., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0300-662X

Bibliografia

• [1] Strauch E., Methods and measurement devices in meteorology and hydrology, PWN, Warsaw 1972.
• [2] Upper Air Radiosounding System SR10/SR10-P Installation & Maintenance Manual, Meteomodem, 2018.
• [3] Blumstein D., Chalon G., Carlier T., Buil C., Hebert P., Maciaszek T., Ponce G., Phulpin T., Tournier B., Simeoni D., Astruc P., Clauss A., Gohkahn K., Jegou R., IASI instrument: technical overview and measured performances, Proc. SPIE 5543, Infrared Spaceborne Remote Sensing XII, 4 November 2004, https://doi.org/10.1117/12.560907.
• [4] Burroughs W. J., Watching the World’s Weather, Press Syndicate of the University of Cambridge, 1991.
• [5] European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites, The Eumetsat Polar System, Keeping a Closer eye on weather and climate, 2012, https://www.eumetsat.int/media/15002 [accessed: 30.01.2025].
• [6] Serio C., Masiello G., Liuzzi G., Cersosimo A., Maestri T., Martinazzo M., Masin F., Proietti Pelliccia G., Venafra S., Camy-Peyret C., Demonstration of a physical inversion scheme for all-sky, day-night IASI observations and application to the analysis of the onset of the Antarctica ozone hole: Assessment of retrievals and consistency of forward modeling, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, vol. 329, December 2024, https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2024.10921.1
• [7] Dils B., Camy-Peyret C., Zhou M., De Maziere M. et al., Independent validation of IASI/METOP-A LMD and RAL CH4 products using CAMS model, in situ profiles, and ground-based FTIR measurements, Atmospheric Measurement Techniques, 17, 18, 2024, https://doi.org/10.5194/amt-17-5491-2024.
• [8] Barret B., Loicq P., Le Flochmoën, Bennouna Y., Hadji-Lazaro J., Hurtmans D., Sauvage B., Validation of 12 years (2008-2019) of IASI-A CO with IAGOS aircraft observations, Atmospheric Measurement Techniques, 18, 1, 2025, https://doi.org/10.5194/amt-18-129-2025.
• [9] Bermudo F., Lefèvre C, Penquer A., Ansart J., Nosavan J., Infrared Atmospheric Sounding Interferometer New Generation (IASI-NG): Program Development Status, Conference IGARSS IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, July 2024, https://doi.org/10.1109/IGARSS53475.2024.10642356.
• [10] Kwon E., Sohn B. J., Smith W. L., Li J., Validating IASI Temperature and Moisture Sounding Retrievals over East Asia Using Radiosonde Observations, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 29, 9, 2012, 1250-1262, https://doi.org/10.1175/JTECH-D-11-00078.1.
• [11] Hilton F., Collard A., Guidard V., Randriamampianina R., Schwaerz M., Assimilation of IASI Radiances at European NWP Centers, Met Office, 2009.
• [12] Levens P. J., Migliorini S., Assimilation of Transformed Retrievals from IASI radiances versus direct assimilation of IASI radiances at the Met Office, Quarterly Journal of The Royal Meteorological Society, 150, 763, 2024, 3601-3622, https://doi.org/10.1002/qj.4786.
• [13] Liu R., Liu J., Sun D., Nl Z., Li X., Assimilation of METOP-B/IASI Water Vapor Channel Data in CMA-GFS and ITS Impact on Forecasting, Conference IGARSS IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, July 2024, https://doi.org/10.1109/IGARSS53475.2024.10641032.
• [14] University of Wyoming, Archive of Upper Air Sounding, https://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html [accessed: 25.01.2025].
• [15] Wanielista M., Kersten R., Eaglin R., Hydrology Water Quantity and Quality Control, John Wiley & Sons, 2nd ed., 1997.
• [16] Humidity conversion formulas, Calculation formulas for humidity, Vaisala, Finland 2013, https://www.hatchability.com/Vaisala.pdf [accessed: 20.02.2025].
• [17] Institute of Meteorology and Water Management - National Research Institute, Archive of Meteorological Observations, https://danepubliczne.imgw.pl [accessed: 20.02.2025].
• [18] Measurement of Upper-Air Pressure, Temperature and Humidity Instruments and Observing Methods, Report No. 121, World Meteorological Organization, Geneva, 2015.
• [19] Dussarrat P., Deschamps G., Coppens D., Spectral Response Function Retrieval of Spaceborne Fourier Transform Spectrometers: Application to MetOp-IASI, Remote Sensing, 16, 23, 2024, https://doi.org/10.3390/rs16234449.
• [20] Dzwonkowski K., Winnicki I., Pietrek S., Determination of precipitation intensity based on data from dual polarization radar, Biuletyn WAT/Bulletin of MUT, 72, 1, 2023, 79-100, https://doi.org/10.5604/01.3001.0054.2899 .