Using aerosol type from Copernicus Atmosphere in MAJA

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The main difficulty of the atmospheric correction comes from the determination of the aerosols optical properties: one has to know the optical properties of the aerosol type present in the atmosphere and determine their optical thickness. Using Sentinel-2 data to determine the aerosol type is very complicated, and our MAJA processor, used to generate Theia L2A products, only computes the aerosol optical thickness, while assuming a specific aerosol type.

 

The current operational version of the MAJA processor uses a constant aerosol type during the atmospheric correction, independently from the location and from the time of the year, thus affecting the quality of the atmospheric correction if the chosen aerosol type is not appropriate.

 

As an alternative, we tried to use the information from CAMS (Copernicus Atmosphere Monitoring Service), whichprovides forecasts of the Aerosol Optical Thickness (AOT, see figure below) of five different aerosol types: dust, black carbon, sea salt, sulfate and organic matter.

 

CAMS aerosol optical thickness (AOT) forecasts at 550 nm on 14 June 2016, 03:00 UTC: (top left) Dust, (top right) Sea Salt, (bottom left) Black Carbon, and (bottom right) Sulfate.

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Utilisation de Copernicus Atmosphere dans la correction atmosphérique de MAJA

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La principale difficulté de la correction atmosphérique réside dans la détermination des propriétés optiques des aérosols : il faut connaître les propriétés optiques du type d'aérosols présent dans l'atmosphère et déterminer leur quantité, symbolisée par l'épaisseur optique. Il est très difficile, à partir des données Sentinel-2, de déterminer le type d'aérosols, et notre chaîne MAJA, utilisée pour générer les produits L2A de Theia se contente de déterminer l'épaisseur optique des aérosols en supposant le type d'aérosols connu.
 
La version opérationnelle actuelle de MAJA utilise, durant la correction atmosphérique, un type d'aérosol constant spatialement et temporellement, ce qui affecte la qualité de la correction atmosphérique si le type d'aérosol choisi n'est pas le bon. L'alternative proposée ici est d'utiliser l'information venant de CAMS (Copernicus Atmosphere Monitoring Service), qui fournit des prévisions d'épaisseur optique (AOT pour Aerosol Optical Thickness, voir figure ci-dessous) pour cinq types d'aérosols différents : dust, black carbon, sea salt, sulfate et organic matter.

Cartes d'épaisseur optique des aérosols issues de CAMS (AOT) à la longueur d'onde 550 nm le 14 Juin 2016, 03:00 UTC: (haut gauche) pussières, (haut droit) sel de mert, (bas gauche) carbone noir, and (bas droit) sulfate.

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