Aerosol Optical Depth for Atmospheric Correction of AVHRR Composite Data

RÉSUMÉ

Le système de géocodage et de composition (GeoComp-n) du Centre canadien de télédétection (CCT) sert à traiter les données de ht série des satellites porteurs de radiomètres perfectionnés à três haut pouvoir de résolution (AVHRR) de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) des États-Unis. Le système GeoComp-n produit des cartes composées monodates ou multidates de la réflectance de la surface de la masse continentale canadienne dans les bandes spectrales du visible et du proche infrarouge à une résolution spatiale de 1 km. Les données doivent d'abord être traitées en unités géophysiques exactes pour permettre l'utilisation de ces cartes et des produits dérivés dans te cadre de diverses études du changement climatique planétaire et de la couverture terrestre. Dans le cas des données de satellites, cela exige non seulement un étalonnage radiométrique exact, mais également l'application aux données d'images de la correction appropriée des effets atmosphériques. L'épaisseur optique des aérosols est l'un des paramètres clés nécessaires pour la correction effets atmosphériques. Le Réseau de photomètres solaires canadien (AEROCAN) fournit une couverture éparse, mais en temps quasi-réel (saisonnière), de l'épaisseur optique des aérosols sur l'ensemble du Canada. L'un des objectifs du projet AEROCAN est l'établissement d'une climatologie des aérosols utilisable pour la correction opérationnelle des effets atmosphériques dans les données des satellites.

Dans ces notes de recherche on examine les archives actuellement détenues dans la base de données après dénubélisation sur les aérosols de l'AEROCAN. Les tables de données et les profils saisonniers présentés appuient la conclusion voulant que, pour le moment, l'utilisation d'une unique épaisseur optique invariable en fonction du temps pour l'ensemble du Canada est très acceptable pour la correction opérationnelle de premier ordre des effets atmosphériques dans les données d'images composites de l'AVHRR. La meilleure estimation de cette épaisseur optique des aérosols à une longueur d'onde de 500 nm (AOD500), tel que calculée par la base de données AEROCAN, est de 0,07 avec une incertitude de +0,070/-0,035. Pour le système de correction atmosphérique de GeoComp-n, cette AOD500 correspond à une épaisseur optique des aérosols à une longueur d'onde de 550 nm (AOD550) de 0,062 avec une incertitude de +0,062/-0,031. Une étude de variabilité a démontré que l'incertitude de la valeur AOD500 correspond à une erreur absolue de la réflectance de surface de ± 1% dans le cas extrême d'une forêt d'épinette noire. Cette erreur est acceptable pour le système GeoComp-n ne requérant qu'une précision absolue de ± 5%.

SUMMARY

The Canada Centre for Remote Sensing (CCRS) Geocoding and Compositing system (GeoComp-n) processes the Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) data from the United States National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) series of satellites. The GeoComp-n system produces single- or multi-date composite maps of surface reflectance of the Canada landmass in the AVHRR visible and near-infrared spectral bands at a spatial resolution of 1 km. The data must first be processed into accurate geophysical units in order to utilize these maps and their derived products for various global climate and land cover change studies. In the case of satellite data, this not only implies the accurate radiometric calibration but also the proper atmospheric correction of image data. One of the key parameters required for atmospheric connection is the aerosol optical depth. The Canadian sunphotometer network, AEROCAN, provides spatially sparse but near real-time (seasonal) aerosol optical depth coverage across Canada. One of the goals of AEROCAN is to develop an aerosol climatology that can be used for operational atmospheric correction of satellite data.

This research note reviews the current holdings in the AEROCAN aerosol database after cloud screening. The data tables and seasonal profiles presented support the conclusion at this time that a single. Canada-wide, time-invariant optical depth is acceptable for the first-order operational atmospheric correction of AVHRR composite image data. The best estimate of this aerosol optical depth at a wavelength of 500 nm (AOD500) is 0.07, with an uncertainty of +0.070/-0.035, as generated from the AEROCAN database. This corresponds to an aerosol optical depth at a wavelength of 550 nm (AOD550) of 0.062, with an uncertainty of +0.062/-0.031, for purposes of the atmospheric correction code in GeoComp-n. A sensitivity study demonstrates that this uncertainty in AOD500 produces an absolute error in surface reflectance of ±1% for the worst case of a black spruce forest, which is acceptable for GeoComp-n with an absolute accuracy requirement of ±5%.

Additional information

Notes on contributors

G. Fedosejevs

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Gunar Fedosejevs is with the Canada Centre for Remote Sensing, Natural Resources Canada, 588 Booth Street, Room 433 Ottawa, Ontario, Canada, K1A 0Y7, Phone: [phone] Fax: [phone], E-mail: [email protected]

N.T. O'Neill

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Norm O'Neill and Philippe M. Teillet are with the NASA/Goddard Space Flight Center, Code 923, Greenbelt, MD 20771, Phone (Norm):301-614-6629, (Philippe):301-614-6596 Fax :[phone], E-mail: [email protected] E-mail: [email protected]

A. Royer

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Alain Royer and Amadou I. Bokoye are with the Centre d'Applications et de Recherches en Télédétection, Département de géographie et télédétection, Université de Sherbrooke, Sherbrooke (Québec), Canada J1K 2RI, Tel.(Alain):819-821 8000 #2961, (Amadou):819-821-8000 ext 2974, Fax:[phone], E-mail: [email protected] E-mail: [email protected] CARTEL: %http://www.callisto.si.usherb.ca/~cartel

P.M. Teillet

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Norm O'Neill and Philippe M. Teillet are with the NASA/Goddard Space Flight Center, Code 923, Greenbelt, MD 20771, Phone (Norm):301-614-6629, (Philippe):301-614-6596 Fax :[phone], E-mail: [email protected] E-mail: [email protected]

A.I. Bokoye

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Alain Royer and Amadou I. Bokoye are with the Centre d'Applications et de Recherches en Télédétection, Département de géographie et télédétection, Université de Sherbrooke, Sherbrooke (Québec), Canada J1K 2RI, Tel.(Alain):819-821 8000 #2961, (Amadou):819-821-8000 ext 2974, Fax:[phone], E-mail: [email protected] E-mail: [email protected] CARTEL: %http://www.callisto.si.usherb.ca/~cartel

B. McArthur

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L.J. Bruce McArthur is with the Meteorological Service of Canada 4905 Dufferin Street, Downsview, ON, Canada, M3H 5T4 Phone: [phone], Fax: [phone] E-mail: [email protected]