Impact of Lambertian Cloud Top Pressure Error on Ozone Profile Retrieval Using OMI

Lambertian cloud model (Lambertian Cloud Model) is the simplified cloud model which is used to effectively retrieve the vertical ozone distribution of the atmosphere where the clouds exist. By using the Lambertian cloud model, the optical characteristics of clouds required for radiative transfer simulation are parametrized by Optical Centroid Cloud Pressure (OCCP) and Effective Cloud Fraction (ECF), and the accuracy of each parameter greatly affects the radiation simulation accuracy. However, it is very difficult to generalize the vertical ozone error due to the OCCP error because it varies depending on the radiation environment and algorithm setting. In addition, it is also difficult to analyze the effect of OCCP error because it is mixed with other errors that occur in the vertical ozone calculation process. This study analyzed the ozone retrieval error due to OCCP error using two methods. First, we simulated the impact of OCCP error on ozone retrieval based on Optimal Estimation. Using LIDORT radiation model, the radiation error due to the OCCP error is calculated. In order to convert the radiation error to the ozone calculation error, the radiation error is assigned to the conversion equation of the optimal estimation method. The results show that when the OCCP error occurs by 100 hPa, the total ozone is overestimated by 2.7%. Second, a case analysis is carried out to find the ozone retrieval error due to OCCP error. For the case analysis, the ozone retrieval error is simulated assuming OCCP error and compared with the ozone error in the case of PROFOZ 2005-2006, an OMI ozone profile product. In order to define the ozone error in the case, we assumed an ideal assumption. Considering albedo, and the horizontal change of ozone for satisfying the assumption, the 49 cases are selected. As a result, 27 out of 49 cases(about 55%)showed a correlation of 0.5 or more. This result show that the error of OCCP has a significant influence on the accuracy of ozone profile calculation.

램버시안 구름 모델의 운정기압 오차가 OMI 오존 프로파일 산출에 미치는 영향

램버시안 구름 모델(Lambertian Cloud Model)은 구름이 존재하는 대기의 연직 오존 분포를 효과적으로 산출하기 위해 사용되는 단순화된 구름 모델이다. 램버시안 구름 모델을 사용함으로써 복사 전달 모의에 필요한 구름의 광학적 특징들은 Optical Centroid Cloud Pressure(OCCP)와 Effective Cloud Fraction(ECF)으로 모수화되며, 각 모수의 정확도는 복사 모의 정확도에 큰 영향을 미친다. 하지만 OCCP 오차에 따라 발생하는 연직 오존 산출 오차는 복사 환경과 알고리듬 설정에 따라 다르게 나타나기 때문에 일반화가 매우 어렵다. 또한, OCCP 오차의 영향은 연직 오존 산출 과정에서 발생하는 다른 오차들과 혼재하기 때문에 이를 분석하는 것 또한 어렵다. 본 연구는 두 가지 방법을 사용하여 OCCP 오차로 인한 오존 산출 오차를 분석하였다. 첫 번째로, OCCP 오차가 최적 추정법(Optimal Estimation)에서 오존 산출에 미치는 영향을 모의하였다. 이를 위해 OCCP 오차에 따른 복사량 오차를 LIDORT 복사 모델로 산출하였다. 복사량 오차를 오존 산출 오차로 변환하기 위해 최적 추정법의 변환식에 복사량 오차를 대입하였고, 그 결과 OCCP를 100 hPa 높게 입력했을 때 전체 오존량이 약 2.7% 과대산출되는 것으로 나타났다. 두 번째로, 사례 분석을 통해 OCCP 오차로 인한 오존 오차를 확인하였다. 사례 분석을 위해 OCCP 오차를 가정하여 오존 산출 오차를 모의하였고, 이를 OMI 오존 프로파일 산출물인 PROFOZ 2005-2006의 사례에서 나타난 오존 오차와 비교하였다. 사례에서 나타난 오존 오차를 정의하기 위해서 이상적인 가정을 전제하였으며, 가정을 전제할 수 있도록 지표 반사도, 오존의 수평 변화율 등을 고려하여 비교적 안정적으로 오존 오차를 근사할 수 있는 49개의 사례를 선정하였다. 사례 분석 결과, 49개의 사례 중 27개(약 55%)의 사례에서 0.5 이상의 상관관계가 나타났다. 오존 프로파일 산출 특성을 고려하였을 때, 이러한 결과는 OCCP의 오차가 오존 프로파일 산출 정확도에 상당한 영향을 주고 있는 것으로 판명되었다.