Comparison of CIMEL sun-photometer and ground-based GNSS integrated water vapor over south-western European sites

Abstract

his work analyzes the integrated water vapor (IWV) measured at six Aerosol Robotic Network (AERONET) stations with nearby global navigation satellite system (GNSS) in the Iberian Peninsula for the period 2007–2018. It is shown that both instruments have a high correlation (R2 > 0.91), with small mbe below 1.5 mm and standard deviation (SD) below 2 mm. However, some dependences have been observed when MBE and SD are represented in bins of three variables: IWV, solar zenith angle (SZA), and aerosol optical depth (AOD). The greater or lesser amount of water vapor in the atmosphere seemed to be the more influential variable, increasing dry bias and SD with increasing IWV. Moreover, high SZA values were related to SD increases. A clear seasonal cycle for Cimel–GNSS differences was observed which was mainly related to IWV seasonal cycle. Additionally, AOD did not show a remarkable influence on Cimel–GNSS differences. Finally, the monthly differences are also analyzed with metadata information about Cimel device ID numbers, showing that, for long-term studies, this information can be very valuable.

Este trabajo analiza el vapor de agua integrado (IWV) medido en seis estaciones de Aerosol Robotic Network (AERONET) con sistema global de navegación por satélite (GNSS) cercano en la Península Ibérica durante el período 2007-2018. Se muestra que ambos instrumentos tienen una alta correlación (R2 > 0,91), con mbe pequeño por debajo de 1,5 mm y desviación estándar (DE) por debajo de 2 mm. Sin embargo, se han observado algunas dependencias cuando MBE y SD se representan en contenedores de tres variables: IWV, ángulo cenital solar (SZA) y profundidad óptica del aerosol (AOD). La mayor o menor cantidad de vapor de agua en la atmósfera parece ser la variable más influyente, aumentando el sesgo seco y SD con el aumento de IWV. Además, los valores altos de SZA se relacionaron con aumentos de SD. Se observó un ciclo estacional claro para las diferencias Cimel-GNSS que se relacionó principalmente con el ciclo estacional IWV. Además, AOD no mostró una influencia notable en las diferencias Cimel-GNSS. Finalmente, las diferencias mensuales también se analizan con información de metadatos sobre los números de identificación de los dispositivos Cimel, lo que demuestra que, para estudios a largo plazo, esta información puede ser muy valiosa.