Validation of integrated water vapor from OMI satellite instrument against reference GPS data at the Iberian Peninsula

Abstract

This paper shows the validation of integrated water vapor (IWV) measurements retrieved from the Ozone Monitoring Instrument (OMI), using as reference nine ground-based GPS stations in the Iberian Peninsula. The study period covers from 2007 to 2009. The influence of two factors, - solar zenith angle (SZA) and IWV -, on OMI-GPS differences was studied in detail, as well as the seasonal dependence. The pseudomedian of the relative differences is −1 ± 1% and the inter-quartile range (IQR) is 41%. Linear regressions calculated over each station show an acceptable agreement (R2 up to 0.77). The OMI-GPS differences display a clear dependence on IWV values. Hence, OMI substantially overestimates the lower IWV data recorded by GPS (∼ 40%), while underestimates the higher IWV reference values (∼ 20%). In connection to this IWV dependence, the relative differences also show an evident SZA dependence when the whole range of IWV values are analyzed (OMI overestimates for high SZA values while underestimates for low values). Finally, the seasonal variation of the OMI-GPS differences is also associated with the strong IWV dependence found in this validation exercise.

Este artículo muestra la validación de mediciones integradas de vapor de agua (IWV) recuperadas del Ozone Monitoring Instrument (OMI), utilizando como referencia nueve estaciones GPS terrestres en la Península Ibérica. El periodo de estudio abarca de 2007 a 2009. Se estudió en detalle la influencia de dos factores, el ángulo cenital solar (SZA) y el IWV, en las diferencias OMI-GPS, así como la dependencia estacional. La pseudomediana de las diferencias relativas es −1 ± 1% y el rango intercuartil (RIQ) es 41%. Las regresiones lineales calculadas sobre cada estación muestran una concordancia aceptable (R2 hasta 0,77). Las diferencias OMI-GPS muestran una clara dependencia de los valores IWV. Por lo tanto, OMI sobreestima sustancialmente los datos de IWV más bajos registrados por GPS (~40%), mientras que subestima los valores de referencia de IWV más altos (~20%). En conexión con esta dependencia de IWV, las diferencias relativas también muestran una evidente dependencia de SZA cuando se analiza todo el rango de valores de IWV (OMI sobreestima los valores altos de SZA mientras que los subestima para valores bajos). Finalmente, la variación estacional de las diferencias OMI-GPS también está asociada con la fuerte dependencia del IWV encontrada en este ejercicio de validación.