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Microwave temperature and pressure measurements with the Odin satellite: I. Observational method
J.R. Pardo, M. Ridal, D. Murtagh, and J. Cernicharo Can. J. Phys./Rev. can. phys. 80(4): 443-454 (2002) Full text (PDF 191 kb) Abstract: The Odin satellite is equipped with millimetre and sub-millimetre receivers for observations of several molecular lines in the middle and upper atmosphere of our planet (~25–100 km, the particular altitude range depending on the species) for studies in dynamics, chemistry, and energy transfer in these regions. The same receivers are also used to observe molecules in outer space, this being the astrophysical share of the project. Among the atmospheric lines that can be observed, we find two corresponding to molecular oxygen (118.75 GHz and 487.25 GHz). These lines can be used for retrievals of the atmospheric temperature vertical profile. In this paper, we describe the radiative-transfer modeling for O2 in the middle and upper atmosphere that we will use as a basis for the retrieval algorithms. Two different observation modes have been planned for Odin, the three-channel operational mode and a high-resolution mode. The first one will determine the temperature and pressure on an operational basis using the oxygen line at 118.75 GHz, while the latter can be used for measurements of both O2 lines, during a small fraction of the total available time for aeronomy, aimed at checking the particular details of the radiative transfer near O2 lines at very high altitudes (>70 km). The Odin temperature measurements are expected to cover the altitude range ~30–90 km. Texte intégral (PDF de 191 ko) Résumé : Le satellite Odin est équipé de détecteurs millimétriques et sous-millimétriques pour observer plusieurs raies moléculaires dans les parties moyenne et supérieure de l'atmosphère (25–100 km, le domaine en altitude dépendant des molécules étudiées) afin d'étudier la dynamique, la chimie et les transferts d'énergie dans ces régions. Ces mêmes détecteurs peuvent être orientés vers l'espace dans le volet astrophysique de la mission. Parmi les raies atmosphériques observables se trouvent deux raies de l'oxygène à 118,75 GHz et à 487,25 GHz. Ces raies permettent de déduire le profil vertical de la température. Nous présentons ici une modélisation du transfert radiatif pour O2 dans les parties moyenne et supérieure de l'atmosphère, utilisable comme base pour l'algorithme d'inversion de cette information. Odin est prévu pour deux modes d'opération, un mode à trois canaux et un mode de haute résolution. Le premier détermine régulièrement la pression et la température en utilisant la raie à 118,75 GHz, alors que l'autre mesure les deux raies pendant une petite partie du temps total consacré à l'étude de l'atmosphère, afin de vérifier certains détails du transfert radiatif dans le voisinage des raies d'O2 à très haute altitude (>70 km). Les mesures en température fournies par Odin doivent couvrir le domaine de 30 à 90 km d'altitude. [Traduit par la Rédaction] |
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