36
GSICS – May 2012 Washington CNES Report GSICS 12 th Executive Panel Meeting Patrice Henry, Bertrand Fougnie, Sophie Lachérade, Denis Jouglet, Eric Péquignot

Overview of the main activities performed -  · Patrice Henry, Bertrand Fougnie, Sophie Lach érade, Denis ... SADE access through CNES scientific mission website

Embed Size (px)

Citation preview

GSICS – May 2012 ­ Washington 

CNES Report 

GSICS 12 th Executive Panel Meeting 

Patrice Henry,  Bertrand Fougnie, Sophie Lachérade, Denis Jouglet, Eric Péquignot

2 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Overview of the main activities performed since the last Executive Panel Meeting 

■ Cross­calibration of visible channels over stable sites w Improvement of sites characterization (desert + Antarctica)

• BRDF modeling using PARASOL/POLDER • DTM and Structure using Pleiades 

w LEO/GEO cross­calibration ■Lunar Calibration w Intensive lunar acquisitions with Pleiades 

■Calibration over Rayleigh Scattering w Improvement of calibration zones climatology and application to SeaWiFS calibration w Method adaptation for GEO calibration w Assessment of the error budget 

■SADE database w Reprocessing and populating with new data w Opening to calibration community users 

■  IASI calibration w Operational IASI/AIRS cross­calibration w Preparation for IASI­B calibration

3 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Cross­Calibration of Visible Channels 

over Stable Sites

4 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Calibration sites characterization 

■Whatever the (cross­)calibration method, a refined knowledge of the surface reflectance of calibration sites is needed 

■ Improve radiometric characterization w  Spectral behavior for the full reflective domain (extension to UV or SWIR)

• MODIS or MERIS from SADE database + GOME, Hyperion, Sciamachy 

w  Bidirectional properties (solar and viewing geometries) • PARASOL data from SADE database 

w  Seasonal variation and long term stability

• time series from SADE database 

w  Spatial homogeneity

• MODIS or MERIS full resolution images, SPOT images 

w  Surface structure

• high­resolution images: stereoscopic acquisitions (SPOT), SRTM data, Pléiades

5 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Bidirectional properties of desert sites 

■Bidirectional properties w Investigation using PARASOL data w Which BRDF model best fits measurements à Snyder w Derive Snyder model’s parameters for all sites 

Algeria­3 – Parasol 490nm 

Reflectance  Difference Measure ­ Model 

black dots = measurements

6 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Bidirectional properties of Antarctica sites 

Huge amount of PARASOL data (x 2.5 comparing to desert) 

PARASOL geometry over Dôme C  BRDF model over Dôme C (SZA=60°) 

Dôme C – Parasol 565nm

7 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Desert sites seen by PLEIADES 

ARABIA­1 MODIS

SRTM

8 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Calibration sites  ALGERIA­5 MODIS

SRTM 

Desert sites seen by PLEIADES

9 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

DOME C 

Antarctica sites seen by PLEIADES

10 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

DOME C 

Antarctica sites seen by PLEIADES

11 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

DOME 1 

Antarctica sites seen by PLEIADES

12 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

■ Cross­calibration over desert sites = operational method for LEO w still improving method w updated results: VGT, MODIS, PARASOL, MERIS… w extension to SeaWiFS: in progress w  uncertainty assessment w operational environment SADE database (+ Muscle tools) 

■Extension to GEO w SEVIRI data = new type of data (fixed VZA, variable SZA) w Data to be inserted into SADE w Method to be adapted: initiated in 2010 (presented at Eumetsat conf.), on­going activity 

■Cross­calibration LEO/GEO w Method will probably need some optimization (geometrical coupling) 

LEO/GEO cross­calibration over desert sites

13 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Lunar Calibration

GSICS – March 2012 ­ Beijing 

A new site (for us…)

GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Starting Moon calibration with Pléiades

380 m resolution

GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Full Moon 

Native PAN + XS acquisitions – no need for geometrical resampling agility + very accurate steering of LOS 

Regular acquisition of the Moon – fixed phase of ­40° every month 2 views in 50 min – phase step = 0.4° 

Experimental acquisitions: 

­ daily acquisitions over one lunar cycle : from ­92° to 104° 2 views per day in 50 min – phase step = 0.4° 30 images from 31/01/12 to 15/02/12 à document the error budget for each phase 

+ investigate extrapolation slightly over 90° Has been reproduced with the March lunar cycle 

­ stereoscopic acquisition allowed using the 2 views

GSICS – March 2012 ­ Beijing 

PLEIADES Acquisitions of the MOON

18 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Lunar calibration: first results 

Preliminary Pléiades calibration (blue band) using ROLO model 

0.92 

0.94 

0.96 

0.98 

1.02 

1.04 

1.06 

­150  ­100  ­50  0  50  100  150 Moon phase angle 

Ak(t)/Ak(to) 

Feb. cycle April cycle 

Relative calibration results normalized by the first Moon acquisition in January 2012

19 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Calibration over 

Rayleigh Scattering

20 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Fougnie et al., "Climatology of Oceanic Zones Suitable for In­ flight Calibration", 2010. 

Oceanic sites for calibration

21 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Comparison historical/operational versus updated climatology • Historical-operational = 1999 Recent update = 1999-2007 • SeaWiFS reprocessing (calib. adjustment + algo improvements) 

From Fougnie et al., "Climatology of Oceanic Zones Suitable for In­flight Calibration", 2010. 

Blue = ope clim 99 Red = new clim 99­07 

South­East Pacific 4 sub­areas 

Surface refle

ctan

ce 443nm

 

Month 

Depending on bands and sites • smoother seasonal variation (more realistic) • small bias (direct impact of

cal update) North Pacific 3 sub­areas 

Climatology updating

22 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

510 490 

443 412 

555  670 

Statistics: 3463 points ­ year 2000 

band  ratio  stdev 412  1.003  0.018 443  0.995  0.017 490  1.004  0.011 510  0.990  0.009 555  0.993  0.009 670  0.999  0.008 

Calibration results plotted vs measured radiance (year 2000) 

Perfect consistency - within 0.5 to 1% - very small dispersion - for all bands

1/ Validation of cal method (part of error budget)

2/ Confirmation of SeaWiFS official calibration 

SeaWiFS calibration over Rayleigh Scattering

23 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Absolute Calibration over Rayleigh Scattering • same method can be used

for MODIS and SEVIRI • currently used for MERIS,

PARASOL, VGT, SeaWiFS… 

Experimental phase (2009) • from Jolivet et al. from a CNES R&T • Extension to extreme airmass 

Processing transferred to SADE (Muscle) • SEVIRI archive into SADE • operational processing • to be completed end 2012 

From Jolivet et al., Rayleigh calibration of SEVIRI, Eumetsat conference, 2009. 

SEVIRI Red band 

SEVIRI calibration over Rayleigh Scattering

24 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Identification of contributors • first, global contributions are quantified for predefined datasets: 

0.1 

0.2 

0.3 

0.4 

0.5 

0.6 

0.7 

0.8 

0.9 

1.1 

VGT / B0 

VGT / B2 

VGT / B3 

PARASOL / 443 

PARASOL / 490 

PARASOL / 565 

PARASOL / 670 

PARASOL / 765 

PARASOL / 865 

MERIS / 412 

MERIS / 442 

MERIS / 490 

MERIS / 510 

MERIS / 560 

MERIS / 620 

MERIS / 665 

SEVIRI / R 

Absorption gazeuse 

Contribution marine 

Contribution aérosols 

Contribution Rayleigh 

Gaseous absorption 

Marine contribution 

Aerosol contribution 

Rayleigh contribution 

Assessing the error budget

25 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Prelim

inar

y ve

rsion

26 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

SADE Database

27 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

■  Few feedbacks from beta­users but positive… 

■  Complete reprocessing of SADE exported files up to end 2011 w  VGT1 updated calibration w  New sensors (Terra/Modis, Landsat 7, Theos, SeaWiFS) w  New MERIS reprocessing (3 rd ) 

■  SADE access through CNES scientific mission website w  http://smsc.cnes.fr/CALIBRATION/ (free access) w  Password mandatory (for “SADE data” downloading only) w  Password delivery : contact Aimé Meygret (limited to CEOS & GSICS space agencies) 

SADE opening to GSICS and CEOS

28 GSICS – March 2012 ­ Beijing

29 GSICS – March 2012 ­ Beijing

30 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

IASI Calibration

31 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

IASI / AIRS : some results 

■  Tool operational for systematic download and comparison of data 

■  SNO with a large tolerancy on the time delay between IASI & AIRS (< 20min) 

■  Monitoring of calibration with time: è IASI and AIRS radiometric calibration 

are very close and stable 

■  Dependency of ΔT with w  Scene temperature (surface or atmo) w  Scene temperature heterogeneity w  IASI / AIRS temporal delay w  … 

■  Possibility to focus the studies on an data subset (selection criteria: temperature, heterogeneity, etc.) 

Example – Comparison Channels 5 & 32 using broad pseudo­channel approach

32 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

MetopA/IASI1  MetopB/IASI2 

~39° 

Common zone 

16km 

10km 

IASI­A & IASI­B intercalibration 

■ MetOp­A / MetOp­B ■Same orbit but time delay of 50 min

33 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

■  Relative location of the tracks : 

èIASI­A and IASI­B have common observations •  For each IASI­A line, with the IASI­B previous and following tracks •  Possible for all latitudes •  Off­nadir observations (except at the poles à Nadir Observations) •  50 min systematic delay between IASI­A and IASI­B 

IASI­A / IASI­B : method 

IASI­A  IASI­B 

Nadir IASI­A 1 

Nadir IASI­A 2 

Nadir IASI­B 1

34 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

■ Use of these common observations, focusing on: w The columns of similar viewing absolute angles (same atmospheric thickness) w The most relevant regions (homogeneous and stable surface temperature) 

■ Data processing: based on the IASI / AIRS software w IASI 1C data w Zonal mean for IASI­A and IASI­B spectra w ΔT  Comparison for each IASI channel and for broad pseudo­channels (avoid any spectral bias) w An atmosphere correction by double differences will be available if necessary, using RT model + meteo profiles 

■ Plan to perform ‘circular’ validation w IASI­A/IASI­B using ‘Common not nadir Observation’ w IASI­A/AIRS using SNO w IASI­B/AIRS using SNO wAs far as possible: use of the same areas 

IASI­A / IASI­B : method

35 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

IASI/2 (dν/ν=10 ­6 ) Absolute calibration 

IASI (1km) Geolocation accuracy Navigation 

IASI (25km) Spatial sampling 

IASI (12km) Spatial resolution Geometry 

IASI/2 (0.25K@280K) Absolute calibration 

IASI/2 NedT@280K  (α 1/SNR) Radiometry 

IASI/2 (0.25 cm­1 ) i.e. 16921 channels Spectral sampling 

IASI/2 (0.125 cm ­1 ) Spectral resolution 

IASI ([645­2760] cm ­1 or [15.5­3.62] µm) Continuous spectral coverage Spectral 

Objective Specification (L1C) 

Preparing IASI New Generation 

■ Performances improvement for IASI­NG 

■ CNES commitment to provide IASI­NG to EUMETSAT ■2 industrial phase A studies in parallel (2 different instrument concept…)

36 GSICS – March 2012 ­ Beijing 

Thank you for your attention