Skip to content

To bring about breakthroughs in international space research

  • Home
  • Onderzoeksvragen
  • Pijlers
  • Missies
  • Over ons
  • Contact
Home
    Logo van SRON Space Research Organisation Netherlands

    SRON | Space Research Organisation Netherlands

    SRON space research institute

    Logo van SRON Space Research Organisation Netherlands
    • Onderzoeksvragen
    • Pijlers
      • Wetenschap
      • Technologie
      • Instrumentatie
      • Onze mensen
      • Impact
    • Missies
    • Over ons
    • Actueel
    • Contact
    • SRON Academy
    • Werken bij
    • Bezoek aan SRON
    Home
      • Onderzoeksvragen
        • Hoe ontrafelen we de fysica achter zwarte gaten?
        • Hoe kunnen we de zwakste exoplaneten waarnemen?
        • Waar worden broeikasgassen uitgestoten?
        • Hoe speciaal is de aarde in de context van het heelal?
        • Hoe ontstaan en groeien zwarte gaten?
        • Hoe beïnvloeden aerosolen het klimaat?
        • Hoe ontstaan sterren en planeten?
        • Hoe beïnvloedt klimaatverandering het leven op aarde?
      • Pijlers
        • Wetenschap
          • Aardobservatie
            • Methaan
            • Aerosolen en Wolken
            • CO2
            • Koolmonoxide
          • Astrofysica
            • Lage energie
            • Hoge energie
            • Exoplaneten
        • Technologie
        • Instrumentatie
          • Nanotechnologie
          • Cryogenica
          • Optica
          • Electronica
          • PA/QA kwaliteit
          • Mechanica / Realisatie
        • Onze mensen
        • Impact
      • Missies
        • Actief
          • ALMA
          • GUSTO
          • PACE
          • Sentinel-5p
          • SPEX airborne
          • XRISM
        • In ontwikkeling
          • ARIEL
          • LISA
          • Sentinel-5
        • Legacy
          • BeppoSAX
          • STO2
      • Over ons
        • Faciliteiten
        • Geschiedenis
      • Actueel
      • Contact
      • SRON Academy
      • Werken bij
      • Bezoek aan SRON
      donkerblauwe versie van het logo van SRON space research organisation netherlands
      • Privacy policy
      01/08/2023

      A blended TROPOMI+GOSAT satellite data product for atmospheric methane using machine learning to correct retrieval biases

      Satellite observations of dry-column methane mixing ratios (XCH4) from shortwave infrared (SWIR) solar backscatter radiation provide a powerful resource to quantify methane emissions in service of climate action. The TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI), launched in October 2017, provides global daily coverage at a 5.5 × 7 km2 (nadir) pixel resolution, but its methane retrievals can suffer from biases associated with SWIR surface albedo, scattering from aerosols and cirrus clouds, and across-track variability (striping). The Greenhouse gases Observing SATellite (GOSAT) instrument, launched in 2009, has better spectral characteristics and its methane retrieval is much less subject to biases, but its data density is 250 times sparser than TROPOMI. Here, we present a blended TROPOMI+GOSAT methane product obtained by training a machine learning (ML) model to predict the difference between TROPOMI and GOSAT co-located measurements, using only predictor variables included in the TROPOMI retrieval, and then applying the correction to the complete TROPOMI record from April 2018 to present. We find that the largest corrections are associated with coarse aerosol particles, high SWIR surface albedo, and across-track pixel index. Our blended product corrects a systematic difference between TROPOMI and GOSAT over water, and it features corrections exceeding 10 ppb over arid land, persistently cloudy regions, and high northern latitudes. It reduces the TROPOMI spatially variable bias over land (referenced to GOSAT data) from 14.3 to 10.4 ppb at a 0.25° × 0.3125° resolution. Validation with Total Carbon Column Observing Network (TCCON) ground-based column measurements shows reductions in variable bias compared with the original TROPOMI data from 4.7 to 4.4 ppb and in single-retrieval precision from 14.5 to 11.9 ppb. TCCON data are all in locations with a SWIR surface albedo below 0.4 (where TROPOMI biases tend to be relatively low), but they confirm the dependence of TROPOMI biases on SWIR surface albedo and coarse aerosol particles, as well as the reduction of these biases in the blended product. Fine-scale inspection of the Arabian Peninsula shows that a number of hotspots in the original TROPOMI data are removed as artifacts in the blended product. The blended product also corrects striping and aerosol/cloud biases in single-orbit TROPOMI data, enabling better detection and quantification of ultra-emitters. Residual coastal biases can be removed by applying additional filters. The ML method presented here can be applied more generally to validate and correct data from any new satellite instrument by reference to a more established instrument.

      een modern kantoorgebouw van 4 verdiepingen met verlichting op de begane grond en een kleine sonderafschietraket voor het gebouw

      Leiden

      Niels Bohrweg 4
      2333 CA Leiden
      The Netherlands
      +31 (0)88 777 56 00

      een nieuw en modern gebouw van vier verdiepingen in lichtgrijze kleur met mensen die ervoor lopen

      Groningen

      Landleven 12
      9747 AD Groningen
      The Netherlands
      +31 (0)50 363 40 74

      • Onderzoeksvragen
      • Pijlers
        • Wetenschap
        • Technologie
        • Instrumentatie
        • Onze mensen
        • Impact
      • Missies
      • Over ons
      • Actueel
      • Contact
      • Nieuwsbrief
      SRON on bluesky SRON on Instagram SRON on LinkedIn

      Niels Bohrweg 4
      2333 CA Leiden
      The Netherlands
      +31 (0)88 777 56 00

      Landleven 12
      9747 AD Groningen
      The Netherlands
      +31 (0)50 363 40 74

      NWO-I

      SRON is onderdeel van de institutenorganisatie van NWO-I

      • Privacy policy
      Logo van SRON Space Research Organisation Netherlands

      What happens up there, starts down here.

      Beheer toestemming
      Om de beste ervaringen te bieden, gebruiken wij technologieën zoals cookies om informatie over je apparaat op te slaan en/of te raadplegen. Door in te stemmen met deze technologieën kunnen wij gegevens zoals surfgedrag of unieke ID's op deze site verwerken. Als je geen toestemming geeft of uw toestemming intrekt, kan dit een nadelige invloed hebben op bepaalde functies en mogelijkheden.
      Functioneel Altijd actief
      De technische opslag of toegang is strikt noodzakelijk voor het legitieme doel het gebruik mogelijk te maken van een specifieke dienst waarom de abonnee of gebruiker uitdrukkelijk heeft gevraagd, of met als enig doel de uitvoering van de transmissie van een communicatie over een elektronisch communicatienetwerk.
      Voorkeuren
      De technische opslag of toegang is noodzakelijk voor het legitieme doel voorkeuren op te slaan die niet door de abonnee of gebruiker zijn aangevraagd.
      Statistieken
      De technische opslag of toegang die uitsluitend voor statistische doeleinden wordt gebruikt. De technische opslag of toegang die uitsluitend wordt gebruikt voor anonieme statistische doeleinden. Zonder dagvaarding, vrijwillige naleving door je Internet Service Provider, of aanvullende gegevens van een derde partij, kan informatie die alleen voor dit doel wordt opgeslagen of opgehaald gewoonlijk niet worden gebruikt om je te identificeren.
      Marketing
      De technische opslag of toegang is nodig om gebruikersprofielen op te stellen voor het verzenden van reclame, of om de gebruiker op een site of over verschillende sites te volgen voor soortgelijke marketingdoeleinden.
      • Beheer opties
      • Beheer diensten
      • Beheer {vendor_count} leveranciers
      • Lees meer over deze doeleinden
      Bekijk voorkeuren
      • {title}
      • {title}
      • {title}