home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NASA Climatology Interdisciplinary Data Collection / NASA Climatology Interdisciplinary Data Collection - Disc 1.iso / readmes / readme.larc_srb < prev    next >
Text File  |  1998-03-04  |  35KB  |  749 lines

  1.                                [CIDCFTP Data]
  2.                            [SRB IDC Data on FTP]
  3.  
  4. Data Access
  5.  
  6.      Surface Radiation Budget Data
  7.           Total-sky Downward Shortwave Flux
  8.           Clear-sky Downward Shortwave Flux
  9.           Total-sky Net Shortwave Flux
  10.           Total-sky Downward Longwave Flux
  11.           Clear-sky Downward Longwave Flux
  12.           Total-sky Net Longwave Flux
  13.           Cloud Percentage
  14.  
  15.                                    [rule]
  16.  
  17. Readme Contents
  18.  
  19.      Data Set Overview
  20.           Sponsor
  21.           Original Archive
  22.           Future Updates
  23.  
  24.      The Data
  25.           Characteristics
  26.           Source
  27.  
  28.      The Files
  29.           Format
  30.           Name and Directory Information
  31.           Companion Software
  32.  
  33.      The Science
  34.           Theoretical Basis of Data
  35.           Processing Sequence and Algorithms
  36.           Scientific Potential of Data
  37.           Validation of Data
  38.  
  39.      Contacts
  40.           Points of Contact
  41.  
  42.      References
  43.  
  44.                                    [rule]
  45.  
  46. Data Set Overview
  47.  
  48.      The surface radiation budget (SRB) is a basic climate and
  49.      biosphere parameter which affects the surface heat and moisture
  50.      budget as well as biological productivity. This data set covers
  51.      the spectral range of 0.2-50 micrometers, and is divided into two
  52.      regions: the shortwave (SW, 0.2-5.0) and the thermal longwave (LW,
  53.      5.0-50) micrometers. Both the downward and net radiation at the
  54.      surface are given. It consists of monthly means covering the
  55.      period (July 1983-June 1991) and was developed by the Radiation
  56.      Sciences Branch of the Atmospheric Sciences Division at NASA
  57.      Langley Research Center, Hampton, Virginia. The irradiances are
  58.      calculated using computationally fast radiative transfer
  59.      algorithms whose primary input data come from the International
  60.      Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP) C1 products (Darnell
  61.      et al., 1996; Rossow and Schiffer, 1991). This data set, like the
  62.      ISCCP products, was developed on an equal area world grid (about
  63.      280 km by 280 km). We have regridded the original products to a
  64.      1x1 degree grid for easy comparison with the other Climatology
  65.      Interdisciplinary Data Collection parameters. There have been
  66.      extensive validation efforts, including comparisons with surface
  67.      measurements (Gupta et al., 1993a; Whitlock et al., 1995, and Darn
  68.      ell et al., 1996). Pinker et al. (1995) discuss a number of
  69.      research fields in which this data will be very useful. The Global
  70.      Energy and Water-cycle Experiment (GEWEX) SRB Project chose the
  71.      Langley short- and long-wave SRB algorithms as one pair of two
  72.      shortwave and two longwave algorithms to produce SRB fluxes for
  73.      the twelve year study period (July'83 through June'95).
  74.  
  75.      Sponsor
  76.      The production and distribution of this data set are funded by
  77.      NASA's Earth Science enterprise. The data are not copyrighted;
  78.      however, we request that when you publish data or results using
  79.      these data please acknowledge as follows: Surface Radiation
  80.      Budget: A Long-term Global Dataset of Shortwave and Longwave
  81.      Fluxes by Darnell, W. L., W. F. Staylor, N. A. Ritchey, S. K.
  82.      Gupta, and A. C. Wilber. Thanks are also given to the Distribute
  83.      Active Archive Center (Code 902.2) at the:
  84.  
  85.           Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD, 20771, for
  86.           putting these data in their present format and
  87.           distributing them. These distribution and production
  88.           activities were sponsored by NASA's Earth Science
  89.           enterprise.
  90.  
  91.      Original Archive
  92.      This data set was developed by the Radiation Sciences Branch of
  93.      the Atmospheric Sciences Division at NASA Langley Research Center,
  94.      Hampton, Virginia, and can be obtained from there in its original
  95.      format. It should be noted that the present data set is different
  96.      than the 46-month data set of daily and monthly mean surface
  97.      shortwave fluxes produced at the SRB Satellite Data Analysis
  98.      Center also at the NASA Langley Research Center. This latter data
  99.      set was produced under the sponsorship of the World Climate
  100.      Research Program and can be obtained from the Langley Distributed
  101.      Active Archive Center (DAAC)
  102.  
  103.      Future Updates
  104.      This data set will be updated as new data is made available.
  105.  
  106. The Data
  107.  
  108.      The original SRB products were generated using the ISCCP C1
  109.      (3-hourly) parameters as the chief input. Like ISCCP, they were
  110.      calculated on an approximately equal area world grid (280x280
  111.      km^2).
  112.  
  113.      The monthly mean data presented here has been regridded by the
  114.      Goddard DAAC from the original equal area grid to a 1x1 degree
  115.      latitude-longitude equal angle grid that starts at (89.5N, 179.5W)
  116.      and runs eastward and southward to latitude 89.5 S. This has been
  117.      done for easy comparison to the other Climatology
  118.      Interdisciplinary Data Collection products.
  119.  
  120.      Characteristics
  121.  
  122.      Parameters
  123.       Parameter              Description               Units
  124.       SWCS     clear-sky downward SW flux             W/m^2
  125.       SWDWN    all-sky downward SW flux (insolation)  W/m^2
  126.       SWNET    total sky net SW flux (absorbed)       W/m^2
  127.       LWCS     clear-sky downward LW flux             W/m^2
  128.       LWDWN    all-sky downward LW flux               W/m^2
  129.       LWNET    all-sky net LW flux                    W/m^2
  130.       CP       cloud fraction                         percent
  131.  
  132.         * Temporal Coverage: July 1983 - June 1991
  133.         * Temporal Resolution: Monthly means
  134.         * Spatial Coverage: Global
  135.         * Spatial Resolution: 1 degree x 1 degree
  136.  
  137.      The following equations can be used to compute additional SRB
  138.      parameters:
  139.  
  140.      Surface albedo,
  141.           AS = 1 - (SWNET/SWDWN)
  142.  
  143.      SW & LW surface cloud forcing
  144.           SWCF = SWDWN - SWCS
  145.           LWCF = LWDWN - LWCS
  146.  
  147.      Surface total cloud forcing and total net radiation
  148.           TOTCF = SWCF + LWCF
  149.           TOTNET = SWNET + LWNET
  150.  
  151.      Surface cloud forcing is defined as the difference between the
  152.      average (all-sky) surface flux and the clear-sky surface flux. The
  153.      surface albedo (AS) is defined as the ratio of the reflected SW to
  154.      the incident SW.
  155.  
  156.      Source
  157.      Starting in the mid-1980s the algorithms used to calculate these
  158.      products were developed by the Radiation Sciences Branch of the
  159.      Atmospheric Sciences Division at NASA Langley Research Center. The
  160.      shortwave algorithm was developed by W. F. Staylor (Darnell et
  161.      al., 1992). The current model is a modified version of an earlier
  162.      model by Darnell et al. (1988). The longwave algorithm is known as
  163.      the Gupta algorithm (Gupta et al., 1992). They are both
  164.      computational fast radiative transfer algorithms which utilize the
  165.      International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP)-C1
  166.      (daily) data (Rossow and Schiffer, 1989; Rossow and Garder 1993)
  167.      as their primary input data. Using data from American, European,
  168.      and Japanese operational meteorological satellites ISCCP
  169.      determines the global cloud cover every three hours. The ISCCP C1
  170.      data set also contains daily meteorological information required
  171.      by the atmospheric radiative transfer programs used as an aid in
  172.      identifying the clouds and their properties. The mean cloud
  173.      parameters are determined for 6596 approximately equal area (280
  174.      km by 280 km) regions which comprise a fixed world grid. The flux
  175.      estimates rely principally on the cloud parameters, water vapor
  176.      burden, temperature profile, and surface temperature from the C1
  177.      data (Darnell et al., 1992).
  178.  
  179.      The ISCCP data set started with July 1983 and is still continuing.
  180.      However the "C" data products just run from July'83 to June'91.
  181.      The project is now using an improved 'D' cloud algorithm to
  182.      process new data and to reprocess the old data (Rossow et al.,
  183.      1996).
  184.  
  185. The Files
  186.  
  187.      Format
  188.  
  189.              * File Size: 259200 bytes, 64800 data values
  190.              * Data Format: IEEE floating point notation
  191.              * Headers, trailers, and delimiters: none
  192.              * Fill value: None
  193.              * Continent mask: none (data valid over land and
  194.                water)
  195.              * Orientation: North to South
  196.                     Start position: (179.5W, 89.5N)
  197.                     End position: (179.5E, 89.5S)
  198.  
  199.      Name and Directory Information
  200.  
  201.           Naming Convention
  202.  
  203.           The file naming convention for the SRB data files is
  204.  
  205.                srb.xxxxxx.1nmegg.[yymm].ddd
  206.  
  207.           where
  208.                srb = data product designator
  209.                xxxxxx = parameter name ( swdwn, swcs, swnet,
  210.                lwdwn, lwcs, lwnet, and cp)
  211.                1 = number of levels
  212.                n = vertical coordinate, n = not applicable
  213.                m = temporal period, m = monthly
  214.                e = horizontal grid resolution, a = 1 x 1 degree
  215.                (regrided from 2.5 by 2.5 degree, at equator, equal
  216.                area)
  217.                gg = spatial coverage, gg = global (land and ocean)
  218.                yy = year
  219.                mm = month
  220.                ddd = file type designation, (bin=binary, ctl=GrADS
  221.                control files)
  222.  
  223.           Directory Path
  224.  
  225.           /data/inter_disc/radiation_clouds/srb/PARMS/YYYY/
  226.  
  227.                where PARMS is parameter name, and YYYY is year.
  228.  
  229.      Companion Software
  230.      Several software packages have been made available on the CIDC
  231.      CD-ROM set. The Grid Analysis and Display System (GrADS) is an
  232.      interactive desktop tool that is currently in use worldwide for
  233.      the analysis and display of earth science data. GrADS meta-data
  234.      files (.ctl) have been supplied for each of the data sets. A GrADS
  235.      gui interface has been created for use with the CIDC data. See the
  236.      GrADS document for information on how to use the gui interface.
  237.  
  238.      Decompression software for PC and Macintosh platforms have been
  239.      supplied for datasets which are compressed on the CIDC CD-ROM set.
  240.      For additional information on the decompression software see the
  241.      aareadme file in the directory:
  242.  
  243.           software/decompression/
  244.  
  245.      Sample programs in FORTRAN, C and IDL languages have also been
  246.      made available to read these data. You may also acquire this
  247.      software by accessing the software/read_cidc_sftwr directory on
  248.      each of the CIDC CD-ROMs
  249.  
  250. The Science
  251.  
  252.      Theoretical Basis of Data
  253.      Determination of the surface radiation budget (SRB) requires
  254.      information concerning the surface conditions (temperature,
  255.      reflectivity, emissivity) , the overlying atmosphere (
  256.      composition, transmissivity, temperature, etc.), and the
  257.      top-of-the-atmosphere insolation. Clouds and water vapor are the
  258.      most important short term atmospheric variables. Atmospheric
  259.      radiative transfer programs can then use this information to
  260.      calculate the SRB. In the Langley SRB most of the required input
  261.      information is taken from the ISCCP-C1 data set. Their algorithms
  262.      do not require detailed radiative transfer calculations. Rather,
  263.      parameterized models are set up which depend on important physical
  264.      parameters such as those mentioned above (Darnell et al., 1992).
  265.      This permits rapid calculations to be performed.
  266.  
  267.      In the Staylor SW algorithm downward SW flux at the surface is the
  268.      product of insolation at the TOA, clear-sky atmospheric
  269.      transmittance and cloud transmittance. Daily insolation requires
  270.      time integration of the instantaneous values from sunrise to
  271.      sunset. Insolation at the TOA is a product of the cosine of the
  272.      solar zenith angle and the distance-corrected solar flux, which is
  273.      calculated daily using 1365 W/m**2 as the solar flux at 1
  274.      Astronomical Unit ( i.e. the mean Earth-Sun distance). The surface
  275.      albedo was estimated for snow free regions from the ERBE
  276.      top-of-the-atmosphere albedos.
  277.  
  278.      In the Gupta LW algorithm the most important variables are the
  279.      surface temperature, atmospheric water vapor, cloud fraction,
  280.      cloud base altitude and cloud base temperature. The last two are
  281.      not included among the ISCCP parameters since satellites see only
  282.      cloud tops. Lacking other information Gupta (1989) estimated
  283.      climatological cloud base pressures given the ISCCP cloud top
  284.      pressures. A thickness equivalent to 50 mb was assumed for low
  285.      clouds (cloud tops below 700 mb). For middle clouds (cloud tops
  286.      between 700 mb and 400 mb) a thickness equivalent to 100 mb was
  287.      assumed in the tropics (30 N-30 S latitude) and 50 mb for higher
  288.      latitudes. For high clouds ( cloud top pressures less than 400 mb)
  289.      a thickness equivalent to 50 mb was again assumed. In the cases
  290.      where the cloud base pressure was close to or greater than the
  291.      surface pressure adjustments were made (Gupta et al., 1992;
  292.      Darnell et al., 1992). From the cloud base pressures thus
  293.      obtained, cloud base temperatures were calculated from temperature
  294.      profiles in the ISCCP-C1 data set. This gives a good mean result
  295.      but in some instances produces considerable instantaneous and even
  296.      mean regional error.
  297.  
  298.      Processing Sequence and Algorithms
  299.      The equations are discussed in Darnell et al. (1992) with
  300.      additional detail concerning the longwave algorithm given in Gupta
  301.      (1989) and Gupta et al. (1992). The following summary is taken
  302.      from the NASA Langley SRB MODEL DOCUMENTATION signed by N. A.
  303.      Ritchey, March 20, 1996.
  304.  
  305.           SW Algorithm
  306.  
  307.           In the Staylor SW algorithm atmospheric transmittance is
  308.           a function of surface pressure, surface albedo,
  309.           aerosols, and the effective clear-sky atmospheric
  310.           optical depth. The first three terms account for the
  311.           atmospheric backscatter of surface reflected rays. The
  312.           effective clear-sky atmospheric optical depth is a
  313.           vertical attenuation factor for solar energy and it is
  314.           the sum of all absorption and scattering processes.
  315.           These processes include absorption and scattering due to
  316.           gases and aerosols. The broadband absorption due to
  317.           water vapor and ozone, and Rayleigh attenuation are
  318.           estimated using the method of Lacis and Hansen (1974).
  319.           The broadband absorption due to oxygen and carbon
  320.           dioxide are approximated using the method of Yamamoto
  321.           (1962). Aerosol attenuation is based on World Climate
  322.           Program aerosol models (World Climate Research Program,
  323.           1983). It should be noted that the Rayleigh and aerosol
  324.           attenuation terms are concerned only with backscattering
  325.           and/or absorption, but not with forward scattering of
  326.           flux which reaches the surface.
  327.  
  328.           Cloud transmittance is based on a threshold technique
  329.           which relates boundary values of TOA reflectances for
  330.           overcast and clear-sky conditions and actual measured
  331.           conditions (from ISCCP). Overcast reflectances are
  332.           estimated from a model by Staylor (1985) using the
  333.           cosines of viewing zenith angle and solar zenith angle,
  334.           and overcast coefficients. These coefficients are
  335.           determined monthly for each ISCCP satellite using data
  336.           for non-snow covered, totally overcast regions having
  337.           mean cloud optical depths within the top 5 percent of
  338.           all observations. Clear-sky reflectances are determined
  339.           by one of several methods depending on the snow cover
  340.           and surface type. Over oceans, the cosines of viewing
  341.           zenith angle and solar zenith angle, along with
  342.           clear-sky coefficients are used. These coefficients are
  343.           determined for totally-clear oceans for each satellite
  344.           every month. For snow-free land regions or land regions
  345.           in which the snow cover does not fluctuate by more than
  346.           10 percent during the month, daily TOA clear-sky
  347.           reflectance values are computed from the clear-sky
  348.           pixels. The monthly minimum value is used for the entire
  349.           month. If the snow cover changes by more than 10 percent
  350.           during the month (determined for 5-day intervals), then
  351.           the above procedure is applied to the 5-day periods.
  352.           Measured instantaneous reflectances are the
  353.           pixel-weighted average of the clear and cloudy
  354.           reflectances. If no value exists for a day (occurs most
  355.           frequently in polar regions), a fill value is provided
  356.           by one of two methods. If a value exists for a
  357.           longitudinally adjacent region for that day, it is used.
  358.           If it does not exist, then the previous day's value is
  359.           used. This procedure is expanded spatially, then
  360.           temporally until a non-fill value is found.
  361.  
  362.           Daily surface albedo for all-sky conditions is a
  363.           function of the daily overcast albedo, the daily
  364.           clear-sky albedo and cloud transmittance. Data from
  365.           Budyko (see Payne 1972) and Ter-Markariantz (see
  366.           Kondratyev 1973) were used to estimate clear-sky surface
  367.           albedos over oceans. Estimates of daily overcast albedos
  368.           over oceans are based on the fact that under overcast
  369.           conditions the effective zenith angle of the diffuse
  370.           rays is about 53 degrees for all zenith angles (cosine =
  371.           0.6) and therefore is a constant value of 0.065. Monthly
  372.           average clear-sky ERBE TOA albedos were used to estimate
  373.           surface albedos over snow/ice-free land. This approach
  374.           avoided the need for spectral conversions from
  375.           narrowband to broadband and from radiances to albedos
  376.           (Staylor and Wilber 1990). The ERBE data cover the
  377.           period March 1985 through December 1988 and were used as
  378.           such for those months. The ERBE derived surface albedos
  379.           were found to vary less than 1 percent interannually.
  380.           Therefore, a multi-year monthly average ERBE clear-sky
  381.           TOA albedo was used to derive surface albedo for the
  382.           corresponding months outside the ERBE period.
  383.  
  384.           SW cloud forcing is the difference between the total-sky
  385.           net SW flux and the clear-sky net SW flux.
  386.  
  387.           LW Technique
  388.  
  389.           The LW radiative fluxes (both LWDWN and LWNET) are
  390.           computed using a fast parameterization which is based on
  391.           detailed radiative transfer computations (Gupta 1989;
  392.           Gupta et al. 1992). The inputs for the computation are
  393.           taken from the ISCCP-C1 datasets. LWDWN is computed as
  394.  
  395.           LWDWN = LWCS + F2 * AC,
  396.  
  397.           where LWCS is the clear-sky LWDWN, F2 is the cloud
  398.           forcing factor, and AC is the fractional cloud cover.
  399.           LWNET is computed as
  400.  
  401.           LWNET = LWDWN - SIGMA * TS**4,
  402.  
  403.           where SIGMA is the Stefan-Boltzman constant (5.67E-08
  404.           W/(m**2 K**4)), and TS is the surface temperature.
  405.  
  406.           Details of the development and application of the
  407.           parameterizations of LWCS and F2 in terms of the
  408.           meteorological parameters are given in Gupta (1989) and
  409.           Gupta et al. (1992). A very brief description of the
  410.           parameterizations is presented here.
  411.  
  412.           The clear-sky LWDWN (LWCS) is computed as
  413.  
  414.           LWCS = ( A0 + A1 * V + A2 * V**2 + A3 * V**3 ) *
  415.           TE**3.7,
  416.  
  417.           where V = ln W, and W is the total water vapor burden of
  418.           the atmosphere. TE is an effective emitting temperature
  419.           of the lower troposphere, and is computed as
  420.  
  421.           TE = KS*TS + K1*T1 + K2*T2,
  422.  
  423.           where TS is the surface temperature, T1 is the mean
  424.           temperature of the first layer in the ISCCP-C1 data
  425.           (surface to 800mb), and T2 is the same for the second
  426.           layer (800mb to 680mb). KS, K1, and K2 are weighting
  427.           factors with values of 0.60, 0.35, and 0.05
  428.           respectively. The regression coefficients A0, A1, A2,
  429.           and A3 have the following values:
  430.  
  431.           A0 = 1.791E-07,
  432.           A1 = 2.093E-08,
  433.           A2 = -2.748E-09,
  434.           A3 = 1.184E-09.
  435.  
  436.           The cloud forcing factor (F2) is computed as
  437.  
  438.           F2 = TCB**4 / ( B0 + B1 * WC + B2 * WC**2 + B3 * WC**3
  439.           ),
  440.  
  441.           where TCB is the cloud-base temperature, WC is the water
  442.           vapor burden below the cloud base, and B0, B1, B2, and
  443.           B3 are regression coefficients with the following
  444.           values:
  445.  
  446.           B0 = 4.990E+07,
  447.           B1 = 2.688E+06,
  448.           B2 = -6.147E+03,
  449.           B3 = 8.163E+02.
  450.  
  451.           All fluxes represented here are in W/m**2, temperatures
  452.           in K, and water vapor burdens in kg/m**2. Cloud-base
  453.           pressure is obtained by combining cloud-top pressure
  454.           (available from ISCCP-C1 data) with climatological
  455.           estimates of cloud thickness which depend upon cloud
  456.           height and latitude. TCB and WC are computed from the
  457.           available ISCCP-C1 data using the procedure described in
  458.           Gupta (1989). The above equation for F2 is used as such
  459.           when pressure difference between the surface and cloud
  460.           base is greater than 200 mb. When pressure difference is
  461.           less than or equal to 200 mb, a modified form of this
  462.           equation as described in Gupta et al. (1992) is used.
  463.  
  464.           LW cloud forcing is the difference between the total-sky
  465.           net LW flux and the clear-sky net LW flux.
  466.  
  467.           Total Flux
  468.  
  469.           Total net flux and total cloud forcing are the sum of LW
  470.           and SW components. For further information, the user is
  471.           referred to Darnell et al. (1992) and Gupta et al.
  472.           (1993b).
  473.  
  474.      Re-gridding process done by the Goddard DAAC
  475.  
  476.      Physical Lay Out of Original Data: Each input data file
  477.      represented the monthly means for the entire globe. Within each
  478.      file, each line consists of seven radiation parameters. The data
  479.      are gridded using the ISCCP method of equal area gridding. The
  480.      equal area map is defined by the area of a 2.5 x 2.5 degree cell
  481.      at the equator. There are 6596 cells in this map grid. All map
  482.      cells are determined by a constant 2.5 degree increment in
  483.      latitude and a variable longitude increment. The longitude
  484.      increment is selected to provide an integer number of cells in a
  485.      latitude zone and to give a cell area as close to that of the
  486.      equatorial cell as possible.
  487.  
  488.      Logical Lay Out of Original Data: Within each file, the data start
  489.      at the 0 deg. longitude, and -90 deg. latitude, progressing
  490.      eastward to 360 deg. longitude, and then northward to 90 deg.
  491.      latitude.
  492.  
  493.      Processing Steps done by the Goddard DAAC; Regrid each latitude
  494.      and longitude band of data by implementing the following steps:
  495.  
  496.        1. Replicated every data value in each latitude band 360 times,
  497.           assigning them to a temporary array. For latitude band #1,
  498.           there were 3 values, each value is replicated 360 times
  499.           producing a temporary array of 1080 data values. The number
  500.           of original values in a latitude band increases as you move
  501.           toward the equator, where there were 144 data values. If the
  502.           latitude band originally had 144 data values, this would also
  503.           be replicated 360 producing a temporary array of 51840 data
  504.           values.
  505.  
  506.        2. For latitude band #1 the first three (temporary array) data
  507.           values are summed and then divided by the number of original
  508.           values (3) for that latitude band, with consideration given
  509.           to the weighting of fill values to data values for that cell.
  510.           Should the contribution of fill values be 50% or more, then
  511.           the cell was assigned that fill value, if not then the cell
  512.           was assigned only the average of the data values composing
  513.           that cell. This was repeated 359 more times, for every three
  514.           (temporary array) data values, in affect performing a linear
  515.           interpolation of the data within the latitude band. If the
  516.           latitude band had 144 data values, every 144 (temporary
  517.           array) data values would be summed and then divided by 144.
  518.  
  519.        3. Step 1 and 2 were repeated until all latitude bands have been
  520.           interpolated.
  521.  
  522.        4. A similar method, discussed above, was used for regridding
  523.           each longitude band of data. The difference was that the
  524.           number data values in each longitude band did not vary (there
  525.           always 144 data values), and the replication was 180.
  526.  
  527.        5. The resulting array of data values were then split and
  528.           shifted from 0 longitude -> 360 longitude to -180 longitude
  529.           -> 180 longitude.
  530.  
  531.        6. These data were then flipped from -180 longitude, -90
  532.           latitude to -180 longitude, 90 latitude.
  533.  
  534.      Scientific Potential of Data
  535.      The surface radiation budget forms the major component of the
  536.      surface atmosphere energy exchange. As such it is important in
  537.      studies of the surface temperature, the hydrology cycle, climate
  538.      and biological productivity.
  539.  
  540.      Information on the surface radiation budget is needed by several
  541.      international research projects such as the Global Energy Water
  542.      Cycle Experiment (GEWEX; Chahine, 1992). The GEWEX SRB Project
  543.      chose the Langley SW and LW algorithms as one pair of two SW and
  544.      two LW SRB algorithms to produce SRB fluxes for the twelve year
  545.      study period (July'83 - June'95).
  546.  
  547.      The effect of surface insolation variations on the sea surface
  548.      temperature has been studied by Seager and Blumenthal (1994) and
  549.      Liu et al. (1994).
  550.  
  551.      Several other potential uses varying from agronomy to atmospheric
  552.      physics are discussed by Pinker et al. (1995).
  553.  
  554.      Validation of Data
  555.      There has been extensive work done to validate the results and
  556.      recent descriptions are given in Darnell et al. (1992), Gupta et
  557.      al. (1992 & 1993a), and Whitlock et al. (1995). The studies
  558.      include comparison with more detailed radiative transfer models,
  559.      comparison with the results of other surface radiation budget
  560.      algorithms and with surface measurements. Ideally, a final error
  561.      analysis would include comparison with accurate surface
  562.      measurements. Unfortunately only a few regions of the world have
  563.      even a mediocre network of surface measurement sites (Whitlock et
  564.      al., 1995). Wielicki et al. (1995) also state that in most cases
  565.      the surface measurements of insolation are more accurate than
  566.      those of downward longwave flux. With these caveats, recent
  567.      comparison of both the SW and LW calculated fluxes were generally
  568.      within 10 W/m^2 of the mean monthly surface measurements. Larger
  569.      errors were found where there are larger uncertainties in the
  570.      input data such as over snow or ice covered surfaces and where the
  571.      surface measurement site data did not represent the entire grid
  572.      box (Darnell et al., 1996). Larger errors in downward SW flux were
  573.      also found over African and South American locations where
  574.      aerosols from biomass burning are not accounted for in the SW
  575.      model (Konzelman et al., 1995). The ground measurements were
  576.      obtained from the Swiss Federal Institute of Technology's Global
  577.      Energy Balance Archive and NOAA's Climate Monitoring and
  578.      Diagnostics Laboratory.
  579.  
  580.      Errors in the fluxes come from the radiation modeling and from the
  581.      meteorological data. The clear sky results are normally more
  582.      accurate than cloudy sky fluxes.
  583.  
  584.      Several investigators are presently working on the problem of
  585.      calculating surface radiation fluxes. The SW surface fluxes have
  586.      been also calculated by Pinker and Lazlo (1992) for this same
  587.      period; these are available from the NASA/Langley DAAC. We have
  588.      also made the su rface insolation, calculated by Bishop and Rossow
  589.      (1991; see also Bishop et al., 1994), as part of the Climatology
  590.      Interdisciplinary Data Collection. Zhang et al. (1995) calculated
  591.      both the SW & LW fluxes for this period but only for every third
  592.      month. All of these investigators used the same ISCCP data set as
  593.      the basic source of climate data. Now days, global circulation
  594.      models (GCMs) also calculate the surface radiation budget, but
  595.      they normally also calculate the cloud cover. As an example the
  596.      Climatology Interdisciplinary Data Collection includes a summary
  597.      of the multiyear output of the 4-D data assimilation produced by
  598.      the Goddard Data Assimilation Office. This summary includes the
  599.      net surface SW & LW fluxes.
  600.  
  601. Contacts
  602.  
  603.      Points of Contact
  604.      For information about or assistance in using any DAAC data,
  605.      contact
  606.  
  607.           EOS Distributed Active Archive Center(DAAC)
  608.           Code 902.2
  609.           NASA Goddard Space Flight Center
  610.           Greenbelt, Maryland 20771
  611.  
  612.           Internet: daacuso@daac.gsfc.nasa.gov
  613.           301-614-5224 (voice)
  614.           301-614-5268 (fax)
  615.  
  616. References
  617.  
  618.      Bishop, J. K. B., J. McLaren, Z. Garraffo, and W. B. Rossow, 1994:
  619.      Documentation and description of surface solar irradiance data
  620.      sets produced for SeaWiFS, A draft document dated (10/30/94), 23
  621.      pages, available on the internet at:
  622.      http://www.giss.nasa.gov/Data/SeaW iFS/
  623.  
  624.      Bishop, J. K. B., and W. B. Rossow, 1991: Spatial and temporal
  625.      variability of global surface solar irradiance, J. Geophys. Res.,
  626.      96, 16,839- 16,858.
  627.  
  628.      Chahine, M. T., 1992: The hydrological cycle and its influence on
  629.      climate, Nature, 359, 373-380.
  630.  
  631.      Darnell, W. L., W. F. Staylor, S. K. Gupta, and F. M. Denn, 1988:
  632.      Estimation of surface insolation using Sun-synchronous satellite
  633.      data, J. Climate, 1, 820-835.
  634.  
  635.      Darnell, W. L., W. F. Staylor, S. K. Gupta, N. A. Ritchey, and A.
  636.      C. Wilber, 1992: Seasonal variation of surface radiation budget
  637.      derived from International Satellite Cloud Climatology Project C1
  638.      data, J. Geophys. Res., 97, 15,741-15,760.
  639.  
  640.      Darnell, W. L., W. G. Staylor, N. A. Ritchey, S. K. Gupta, and A.
  641.      C. Wilber,1996: Surface Radiation Budget: A Long-term Global
  642.      Dataset of Shortwave and Longwave Fluxes, EOS Transactions,
  643.      Electronic Supplement
  644.  
  645.      Gupta, S. K., 1989: A parameterization for longwave surface
  646.      radiation from Sun-synchronous satellite data. J. Climate, 2,
  647.      305-320.
  648.  
  649.      Gupta, S. K., W. L. Darnell, and A. C. Wilber, 1992: A
  650.      parameterization for longwave surface radiation from satellite
  651.      data: recent improvements, J. Appl. Meteorol., 31, 1361-1367.
  652.  
  653.      Gupta, S. K., A. C. Wilber, W. L. Darnell, and J. T. Suttles,
  654.      1993a: Longwave surface radiation over the globe from satellite
  655.      data: An error analysis, Int. J. Remote Sens., 14, 95-114.
  656.  
  657.      Gupta, S. K., W. F. Staylor, W. L. Darnell, A. C. Wilber, and N.
  658.      A. Ritchey, 1993b: Seasonal variation of surface and atmospheric
  659.      cloud radiative forcing over the globe derived from satellite
  660.      data. J. Geophys. Res., 98, 20761-20778.
  661.  
  662.      Kondratyev, K. Y., 1973: Radiation characteristics of the
  663.      atmosphere and the Earth's surface. NASA TTF-678, 580pp.
  664.  
  665.      Konzelman, T., D. R. Cahoon, and C. H. Whitlock, 1995: Impact of
  666.      biomass burning in equatorial Africa on the downward surface
  667.      shortwave irradiance: Observations versus calculations. Submitted
  668.      to J. Geophys. Res. May 1995.
  669.  
  670.      Lacis, A. A. and J. E. Hansen, 1974: A parameterization for the
  671.      absorption of solar radiation in the earth's atmosphere. J. Atmos.
  672.      Sci., 31, 118- 133.
  673.  
  674.      Liu, W. T., A. Zhang, and J. K. B. Bishop, 1994: Evaporation and
  675.      solar irradiance as regulators of sea surface temperature in
  676.      annual and interannual changes. J. Geophys. Res., 99,
  677.      12,623-12637.
  678.  
  679.      Payne, R. E., 1972: albedo of the sea surface. J. Atmos. Sci., 29,
  680.      959-970.
  681.  
  682.      Pinker, R. T., and I. Laszlo, 1992: Modeling surface solar
  683.      irradiance for satellite applications on a global scale, J. Appl.
  684.      Meteorol., 31, 194- 211.
  685.  
  686.      Pinker, R. T., I. Laszlo, C. H. Whitlock, and T. P. Charlock,
  687.      1995: Radiative flux opens new window on climate research, EOS,
  688.      76, 145.
  689.  
  690.      Rossow, W. B., and R. A. Schiffer, 1991: ISCCP cloud data
  691.      products, Bull. Amer. Meteor. Soc. , 72, 2-20.
  692.  
  693.      Rossow, W. B., and L. C. Garder, 1993: Cloud detection using
  694.      satellite measurements of infrared and visible radiances for
  695.      ISCCP, J. Climate, 6, 2341-2369.
  696.  
  697.      Rossow, W. B., A. W. Walker, D. E. Beuschel, and M. D. Roiter,
  698.      1996: International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP):
  699.      documentation of new cloud datasets, draft document dated January
  700.      1996, 115 pages, available on the internet at :
  701.      http://isccp.giss.nasa.gov/docu ments.html
  702.  
  703.      Seager, R., and M. Benno Blumenthal, 1994: Modeling tropical
  704.      Pacific sea surface temperature with Satellite-derived solar
  705.      radiative forcing, J. Climate, 7, 1943-1957.
  706.  
  707.      Staylor, W. F., 1985: Reflection and emission models for clouds
  708.      derived from Nimbus 7 Earth radiation budget scanner measurements.
  709.      J. Geophys. Res., 90, 8075-8079.
  710.  
  711.      Staylor, W. F., and A. C. Wilber, 1990: Global surface albedos
  712.      estimated from ERBE data. Proceedings of AMS Conf. on Atmospheric
  713.      Radiation, July 23-27, 1990, San Francisco, CA, pp 231-236.
  714.  
  715.      Whitlock, C. H., T. P. Charlock, W. F. Staylor, R. T. Pinker, I.
  716.      Laszlo, A. Ohmura, H. Gilgen, T. Konzelman, R. C. DiPasquale, C.
  717.      D. Moats, S. R. LeCroy, and N. A. Ritchey, 1995: First global WCRP
  718.      shortwave surface radiation budget data set, Bull. Am. Meteorol.
  719.      Soc., 76, 905-92.
  720.  
  721.      Wielicki, B. A., R. D. Cess, M. D. King, D. A. Randall, and E. R.
  722.      Harrison, 1995: Mission to Planet Earth: Role of clouds and
  723.      radiation in climate, Bull. Amer. Meteor. Soc., 76, 2125-2153.
  724.  
  725.      World Climate Research Program, 1983: Experts meeting on aerosols
  726.      and their climate effects. A. Deepak and H. E. Gerber editors,
  727.      WCP-55, 107 pp.
  728.  
  729.      Yamamoto, G., 1962: Direct absorption of solar radiation by
  730.      atmospheric water vapor, carbon dioxide, and molecular oxygen. J.
  731.      Atmos. Sci., 19, 182-188.
  732.  
  733.      Zhang, Y.-C, W. B. Rossow, and A. A. Lacis, 1995: Calculation of
  734.      surface and top of atmosphere radiative fluxes from physical
  735.      quantities based on ISCCP data sets: 1. Method and sensitivity to
  736.      input data uncertainties, J. Geophys. Res., 100, 1149-1165.
  737.  
  738.   ------------------------------------------------------------------------
  739.  
  740.                  [NASA]  [GSFC] [GoddardDAAC]  [cidc site]
  741.  
  742.                    NASA  Goddard     GDAAC        CIDC
  743.  
  744. Last update:Fri Aug 22 11:06:28 EDT 1997
  745. Page Author: Dr. Lee Kyle: lkyle@daac.gsfc.nasa.gov
  746. Page Designer: Robert Simmon: simmon@daac.gsfc.nasa.gov
  747. Web Curator: Daniel Ziskin: ziskin@daac.gsfc.nasa.gov
  748. NASA official: Paul Chan, DAAC Manager -- chan@daac.gsfc.nasa.gov
  749.