home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NASA Climatology Interdisciplinary Data Collection / NASA Climatology Interdisciplinary Data Collection - Disc 2.iso / readmes / readme.erbe_ardm < prev    next >
Text File  |  1998-03-04  |  35KB  |  811 lines

  1.                               [CIDC FTP Data]
  2.              [ERBE Angular Radiation Distribution Data on FTP]
  3.  
  4. Data Access
  5.  
  6.      Angular Radiation Distribution Model for Earth-Atmosphere System
  7.           Shortwave Anisotropic Factor
  8.           Standard Deviation of Mean Shortwave Radiances
  9.           Correlation of Longwave and Shortwave Radiances
  10.           Mean Shortwave Albedo
  11.           Day-night Mean Longwave Anisotropic Factor
  12.           Standard Deviation of Day-night Longwave Radiances
  13.           Daytime Mean Longwave Flux
  14.           Day-night Longwave Flux Differences
  15.  
  16.                                    [rule]
  17.  
  18. Readme Contents
  19.  
  20.      Data Set Overview
  21.           Sponsor
  22.           Original Archive
  23.           Future Updates
  24.  
  25.      The Data
  26.           Characteristics
  27.           Source
  28.  
  29.      The Files
  30.           Format
  31.           Name and Directory Information
  32.           Companion Software
  33.  
  34.      The Science
  35.           Theoretical Basis of Data
  36.           Processing Sequence and Algorithms
  37.           Scientific Potential of Data
  38.           Validation of Data
  39.  
  40.      Contacts
  41.           Points of Contact
  42.  
  43.      References
  44.  
  45.                                    [rule]
  46.  
  47. Data Set Overview
  48.  
  49.      This readme describes a set of broad spectral band shortwave (0.2
  50.      to 4 micron) and longwave (5 to 50 micron) angular radiation
  51.      distribution models. The satellite measurements of
  52.      Earth-atmosphere radiations are usually confined to certain local
  53.      times and specific directions of view depending on orbital
  54.      constraints and instrument scanning capabilities. However, if
  55.      angular dependence of reflected and emitted radiation for a
  56.      surface are known, the total outgoing flux at the top of the
  57.      atmosphere and the radiations in all directions could be inferred
  58.      from a single observation (Raschke et al., 1973 ).
  59.  
  60.      Development of angular radiance distribution models has been one
  61.      of the objectives of the Earth Radiation Budget experiment (ERB)
  62.      on the Nimbus-7 satellite (Jacobwitz et al., 1984). A
  63.      comprehensive set of angular radiance distribution models
  64.      presented here (Suttles et al. 1988a, 1988b ) have been derived
  65.      primarily from radiances measured between 1978 and 1980 by the
  66.      Nimbus-7 E RB scanner. In data sparse regions the parameters have
  67.      been estimated including observations from Geostationary
  68.      Operational Environmental Satellite (GOES) because of its better
  69.      diurnal sampling capability ( Minnis and Harrison, 1984 ). The
  70.      data gaps were filled by variety of other technniques including
  71.      interpolation and extrapolation based on the reciprocity
  72.      principle, some empirical and radiative transfer models (Suttles
  73.      et al. 1988a, 1988b).
  74.  
  75.      The parameters of the shortwave angular radiance distribution
  76.      model consist of both bidirectional and directional parameters.
  77.      The bidirectional parameters are anisotropic factor, standard
  78.      deviation of shortwave (SW) radiances, and shortwave-longwave
  79.      radiance correlation coefficient as a function of 10 solar zenith
  80.      angle, 7 viewing zenith angle, 8 relative azimuth angle and 12
  81.      scene categories. The directional parameters are mean albedo as a
  82.      function of solar zenith angle and mean albedo normalised to
  83.      overhead Sun.
  84.  
  85.      The longwave angular radiance model parameters are anisotropic
  86.      factor and standard deviation of longwave (LW) radiances as a
  87.      function of 7 viewing zenith angle, 10 colatitude, 4 season and 12
  88.      scene categories. The directional parameters are mean daytime
  89.      longwave flux and (day - night) longwave flux difference derived
  90.      as a function of 10 colatitudes and 4 seasons. The longwave
  91.      daytime flux difference is given only for 10 scene types.
  92.  
  93.      The angular bidirecctional and directional radiation distribution
  94.      model have been used in the analysis of satellite measurements,
  95.      earth radiation budget studies and in particular by the Earth
  96.      Radiation Budget Experiment (ERBE) team in the ERBE inversion
  97.      algorithm (Barkstrom et al., 1989) as a tool for infering
  98.      hemispheric fluxes from ERBE radiances (Smith et al., 1986;
  99.      Wielicki and Green, 1989).
  100.  
  101.      Sponsor
  102.      The production and distribution of this data set are funded by
  103.      NASA's Earth Science enterprise. The Data are not copyrighted;
  104.      however, we request that when you publish data or results using
  105.      these data please acknowledge as follows:
  106.  
  107.           The authors wish to thank the following investigators:
  108.  
  109.              * J.T. Suttles, R.N. Green, P. Minnis, G.L. Smith,
  110.                W.F. Staylor, and B.A. Wielicki
  111.                Langley Research Center, Hampton, Virginia
  112.              * I.J. Walker and D.F. Young
  113.                Planning Research Corporation, Hampton, Virginia
  114.              * V.R. Taylor and L.L. Stowe
  115.                NOAA National Environmental Satellite, Data and
  116.                Information Service, Washington, D.C.
  117.  
  118.           for the production of this data set, and the Distributed
  119.           Active Archive Center (Code 902) at the Goddard Space
  120.           Flight Center, Greenbelt, MD, 20771, for putting these
  121.           data in their present format and distributing them.
  122.           These distribution activities were sponsored by NASA's
  123.           Earth Science enterprise.
  124.  
  125.      Original Archive
  126.      This data sets original archive was at the National Space Sciences
  127.      Data Center, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland
  128.      20771, however it is no longer there.
  129.  
  130.      Future Updates
  131.      Revisions of this data are not planned in the near future.
  132.  
  133. The Data
  134.  
  135.      Characteristics
  136.      The angular radiation model consists of eight parameters (listed
  137.      below), which are surface type based global means and time
  138.      invariant (measurements are averaged over the period from 1978 to
  139.      1980).
  140.  
  141.                  Parameters               Units        Range
  142.  
  143.       SW anisotropic factor             unitless  0.410 - 12.764
  144.  
  145.       Standard deviation of SW          W/(m2-sr)
  146.       radiances                                   0.383 - 116.40
  147.  
  148.       Correlation of LW and SW
  149.       radiances                         unitless  -0.598 - 0.685
  150.  
  151.       Mean SW albedo                    unitless  0.076 - 0.679
  152.  
  153.       Day-night mean LW anisotropic
  154.       factor                            unitless  0.837 - 1.067
  155.  
  156.       Standard deviation of day-night   W/(m2-sr)
  157.       LW radiances                                2.438 - 15.772
  158.  
  159.       Daytime mean LW flux              W/m2      123.61 -
  160.                                                   350.54
  161.  
  162.       Day-night LW flux differences     W/m2      -41.67 - 60.04
  163.  
  164.      The Model
  165.      The parameters were calculated as a function of 12 scene types.
  166.  
  167.                   Scene type             Acronym  Cloud coverage (%)
  168.  
  169.       Clear over ocean                     clo          0 - 5
  170.  
  171.       Clear over land                      cll          0 - 5
  172.  
  173.       Clear over snow                      cls          0 - 5
  174.  
  175.       Clear over desert                    cld          0 - 5
  176.  
  177.       Clear over land-ocean mix            clm          0 - 5
  178.  
  179.       Partly cloudy over ocean             pco          5 - 50
  180.  
  181.       Partly cloudy over land or desert    pcl          5 - 50
  182.  
  183.       Partly cloudy over land-ocean mix    pcm          5 - 50
  184.  
  185.       Mostly cloudy over ocean             mco         50 - 95
  186.  
  187.       Mostly cloudy over land or desert    mcl         50 - 95
  188.  
  189.       Mostly cloudy over land-ocean mix    mcm         50 - 95
  190.  
  191.       Overcast                             ovr         95 - 100
  192.  
  193.       Day-night LW flux difference divides overcast into overcast
  194.       over ocean (ovo) and overcast over land (ovl).
  195.  
  196.           Shortwave Angular Model Specifics
  197.  
  198.           For each of the twelve scene types , the SW anisotropic
  199.           factor, SW Standard deviation and correlation of LW and SW
  200.           were calculated as a function of:
  201.  
  202.              o 10 solar zenith angles
  203.              o 7 viewing zenith angles
  204.              o 8 relative azimuth angles
  205.  
  206.           The mean SW albedo were calculated as a function of 10 solar
  207.           zenith angles, for each of the twelve scene types.
  208.  
  209.               Solar zenith      Viewing zenith      Relative azimuth
  210.               angle, deg.        angle, deg.          angle, deg.
  211.  
  212.            0 - 25.84                0 - 15               0 - 9
  213.  
  214.            25.84 - 36.87           15 - 27               9 - 30
  215.  
  216.            36.87 - 45.57           27 - 39              30 - 60
  217.  
  218.            45.57 - 53.13           39 - 51              60 - 90
  219.  
  220.            53.13 - 60.00           51 - 63              90 - 120
  221.  
  222.            60.00 - 66.42           63 - 75             120 - 150
  223.  
  224.            66.42 - 72.54           75 - 90             150 - 171
  225.  
  226.            72.54 - 78.46                               171 - 180
  227.  
  228.            78.46 - 84.26
  229.  
  230.            84.26 - 90.00
  231.  
  232.           The relative azimuth angle is measured from the principle
  233.           plane on the side away from the Sun. The principle plane is
  234.           defined as the plane containing the ray from the Sun to the
  235.           target area and the zenith ray that is normal to the target
  236.           area. Symmetry about the principal plane is assumed for the
  237.           azimuth angle. Thus, forward reflecting corresponds to 0
  238.           degrees and backward reflecting corresponds to 180 degrees
  239.           azimuth.
  240.  
  241.           Longwave Angular Model Specifics
  242.  
  243.           For each of the twelve scene types, the LW anisotropic factor
  244.           and LW Standard deviation were derived as a function of:
  245.  
  246.              o four seasons
  247.                   + winter northern hemisphere (Dec., Jan., Feb.)
  248.                   + spring northern hemisphere (Mar., Apr., May.)
  249.                   + summer northern hemisphere (Jun., Jul., Aug.)
  250.                   + fall northern hemisphere (Sep., Oct., Nov.)
  251.              o 10 colatitude regions
  252.              o 7 viewing zenith angles
  253.  
  254.           The LW radiation flux were calculated as a function of four
  255.           seasons (listed above) and 10 colatitude regions . As usual
  256.           the LW fluxes are given for each of the twelve scene types.
  257.           However there are only ten scene types for the (day - night)
  258.           flux difference parameter. The combined land/ocean scenes are
  259.           not present while the overcast scene is divided into overcast
  260.           over land and overcast over ocean.
  261.  
  262.                      Colatitude angle,   Viewing zenith angle,
  263.                            deg.                   deg.
  264.  
  265.                           0 - 18                 0 - 15
  266.  
  267.                           18 - 36               15 - 27
  268.  
  269.                           36 - 54               27 - 39
  270.  
  271.                           54 - 72               39 - 51
  272.  
  273.                           72 - 90               51 - 63
  274.  
  275.                          90 - 108               63 - 75
  276.  
  277.                          108 - 126              75 - 90
  278.  
  279.                          126 - 144
  280.  
  281.                          144 - 162
  282.  
  283.                          162 - 180
  284.  
  285.      Source
  286.      The angular radiation models were derived primarily from Nimbus-7
  287.      Earth Radiation Budget (ERB) radiance measurements (Jacobowitz et
  288.      al. 1984). Cloud data came from the Nimbus-7 Cloud Climatology
  289.      (Stowe et al., 1988) which was developed from the measurements
  290.      from two additional Nimbus-7 instruments, the Temperature and
  291.      Humidity Infrared Radiometer (THIR) and the Total Ozone Mapping
  292.      Spectrometer (TOMS). The radiance and cloud measurements were
  293.      combined and the anisotropic SW and LW factors derived by the
  294.      procedure described in Taylor and Stowe (1984 & 1986). Because the
  295.      Nimbus-7 satellite was in a Sun-synchronous orbit, no data was
  296.      obtained for a number of the angular bins. Suttles et al. (1988 &
  297.      1989) describe how these bins were filled in. In particular a
  298.      number of the directional albedos were derived from Geostationary
  299.      Operational Environmental Satellite (GOES) measurements. For the
  300.      GOES results, the analysis of November 1978 GOES-East data by
  301.      Minnis and Harrison (1984b, 1984c) was used.
  302.  
  303.      Specifications for the ERB scanner are:
  304.  
  305.         * noon Sun-synchronous orbit
  306.         * scanner consists of four optical telescopes
  307.         * each telescope has the following broadband channels:
  308.              o shortwave (0.2 to 4 microns)
  309.              o longwave (5 to 50 microns)
  310.         * multiaxis scanning capability:
  311.              o scans from horizon to horizon along the orbital track
  312.              o scans to a viewing zenith angle of 72 degrees in the
  313.                cross-track direction
  314.         * spatial resolution:
  315.              o 90 km x 90 km at nadir
  316.              o 250 km x 250 km at the maximum scan angle.
  317.  
  318.      A more detailed description of the ERB instrument exists in
  319.      Jacobowitz et al. (1984).
  320.  
  321. The Files
  322.  
  323.      Format
  324.  
  325.      Data Files
  326.  
  327.         * File Size: range in size from 204 to 3430 bytes
  328.         * Data Format: ascii text
  329.         * Headers, trailers, and delimiters: see file organization
  330.         * Fill value: -99.99
  331.         * File organization:
  332.              o Each of the SW anisotropic, SW standard deviation and
  333.                SW-LW correlation coefficient files contain data from a
  334.                specific scene type. The files contain 10 blocks of 8
  335.                rows, each block being measurements from a specific
  336.                solar zenith angle range. First row of each block is a
  337.                header indicating the solar zenith angle and the next 7
  338.                rows contain parameter values as a function of relative
  339.                azimuth angles (8 columns) and viewing zenith angles (7
  340.                rows).
  341.  
  342.              o The mean SW albedo (directional parameter) has very
  343.                simple file structure compared to bidirectional
  344.                parameter. There is no header in the data file. Data is
  345.                represented in a matrix as function of scene type (12
  346.                rows) and solar zenith angle (10 column).
  347.  
  348.              o Each of the LW anisotropic and LW standard deviation
  349.                files contain data from a specific scene type. The files
  350.                contain 4 block of measurements representing the
  351.                specific season, starting with the winter and ending
  352.                with fall. In each block the header indicates the
  353.                season, and the parameter values are presented as a
  354.                function view zenith angles (7 rows) and colatitude
  355.                angles (10 column)
  356.  
  357.              o The daytime LW flux and day-night LW flux difference
  358.                files contain 12 and 10 blocks, respectively. Each block
  359.                represents data for a specific scene type starting with
  360.                a scene header and then the parameter values follow as
  361.                function of season (4 rows) and colatitude angles (10
  362.                column).
  363.  
  364.      NAME AND DIRECTORY INFORMATION
  365.  
  366.      Naming Convention
  367.  
  368.      The file naming convention for the angular radiation model dataset
  369.      is
  370.  
  371.           erbe_ang.pppppp.sss.asc and
  372.           erbe_ang.pppppp.asc
  373.  
  374.      where:
  375.           erbe_ang = data product designator (angular radiation models)
  376.           pppppp = parameter designator
  377.                swanis = shortwave anisotropic factor
  378.                swstdv = standard deviation of shortwave radiances
  379.                swcorr = correlation of LW and SW radiances
  380.                swalbd = shortwave albedo
  381.                lwanis = longwave anisotropic factor
  382.                lwstdv = standard deviation of longwave radiances
  383.                lwflux = longwave radiation flux
  384.                lwfldn = day-night longwave radiation flux difference
  385.           sss = scene type designator
  386.                clo = clear over ocean
  387.                cll = clear over land
  388.                cls = clear over snow
  389.                cld = clear over desert
  390.                clm = clear over land-ocean mix
  391.                pco = partly cloudy over ocean
  392.                pcl = partly cloudy over land
  393.                pcm = partly cloudy over land-ocean mix
  394.                mco = mostly cloudy over ocean
  395.                mcl = mostly cloudy over land
  396.                mcm = mostly cloudy over land-ocean mix
  397.                ovr = overcast
  398.           asc = file type designator (ascii)
  399.  
  400.      Plots of the angular radiation models data set have been provided
  401.      in gif format. The file naming convention for these files are
  402.  
  403.           erbe_ang.pppppp.sss.gif and
  404.           erbe_ang.pppppp.sss.aaaaaa.gif
  405.  
  406.      where:
  407.           erbe_ang = data product designator (as listed above)
  408.           pppppp = parameter designator (as listed above)
  409.           sss = scene type designator (as listed above), with the
  410.           addition of land, ocean and snow (snow and desert)
  411.           designators for the SW albedo gifs
  412.           aaaaaa = azimuth designator
  413.                0 - 26 = 0 - 25.84 degrees
  414.                26 - 37 = 25.84 - 36.87 degrees
  415.                37 - 46 = 36.87 - 45.57 degrees
  416.                46 - 53 = 45.57 - 53.13 degrees
  417.                53 - 60 = 53.13 - 60.00 degrees
  418.                60 - 66 = 60.00 - 66.42 degrees
  419.                66 - 72 = 66.42 - 72.54 degrees
  420.                72 - 78 = 72.54 - 78.46 degrees
  421.                78 - 84 = 78.46 - 84.26 degrees
  422.                84 - 90 = 84.26 - 90.00 degrees
  423.           gif = file type designator (Graphics Interchange Format)
  424.  
  425.      Directory Path to ASCII Files and Image Files
  426.  
  427.           /data/inter_disc/remote_sensing_science/erbe_angle/pppppp
  428.  
  429.      where pppppp are:
  430.  
  431.           swanis = shortwave anisotropic factor directory
  432.           swstdv = standard deviation of shortwave radiances directory
  433.           swcorr = correlation of LW and SW radiances directory
  434.           swalbd = shortwave albedo directory
  435.           lwanis = longwave anisotropic factor directory
  436.           lwstdv = standard deviation of longwave radiances directory
  437.           lwflux = Daytime mean longwave radiation flux directory
  438.  
  439.      Companion Software
  440.  
  441.      Since the data files are in Ascii format, no formal read program
  442.      is provided.
  443.  
  444. The Science
  445.  
  446.      Theoretical Basis of Data
  447.      Analysis of satellite measurements for determination of the
  448.      Earth's radiation budget requires information about the angular
  449.      characteristics of radiation that is reflected (shortwave) and
  450.      emitted (longwave) from the earth-atmosphere system (Smith et al.
  451.      1986). The angular radiation model accomplishes this by defining
  452.      for an imaginary surface at the top of the atmosphere, the exiting
  453.      radiance for each direction out to space as a function of the
  454.      total hemispheric flux leaving the element. In principle, a
  455.      radiance measurement at a single angle can then be converted into
  456.      an inferred hemispheric flux (Suttles et al., 1988a, 1988b;
  457.      Wielicki and Green, 1989).
  458.  
  459.      The bidirectional model parameters are based on the relationship
  460.      between radiance L and flux M. For shortwave model this
  461.      relationship is the following:
  462.  
  463.                           [SW radiation equation]
  464.  
  465.      The longwave model relationship is:
  466.  
  467.                           [SW radiation equation]
  468.  
  469.      An anisotropic function R can be calculated for shortwave where
  470.  
  471.                           [SW radiation equation]
  472.  
  473.      The equation for the longwave anisotropic function R is
  474.  
  475.                           [SW radiation equation]
  476.  
  477.      The anisotropic function for both the shortwave and longwave are
  478.      defined as the ratio of the equivalent lambertian flux to the
  479.      actual flux. Thus, if the surface is lambertian, that is,
  480.      independent of viewing angles, then R = 1.
  481.  
  482.      The angular radiance model are derived for 12 scene
  483.      classifications, taking into consideration variations in the
  484.      reflectivity of different surfaces. The 12 scene type are based on
  485.      broad categories of climatologically important surface and cloud
  486.      features and were originally developed for the ERBE data analysis
  487.      (Smith et al. 1986).
  488.  
  489.         * Surface types of land, desert or ocean were determined a
  490.           priori by reference to a geographic map or atlas. The desert
  491.           scene includes vegetated and nonvegetated types.
  492.  
  493.         * Mixed scene types (i.e. clear over land-ocean mix, partly
  494.           cloudy over land-ocean mix and mostly cloudy over land-ocean
  495.           mix) were calculated using the assumption that observations
  496.           of mixed scene are either ocean or land with and equal (i.e.
  497.           50-percent) probability of being one or the other (Suttles et
  498.           al.,1988a, 1988b).
  499.  
  500.         * Snow cover scenes, which include snow and ice, were determine
  501.           using time-varying snow maps (Fye 1978; Morse and Ropelewski
  502.           1983).
  503.  
  504.         * Cloud scene identification, for the bidirectional parameters
  505.           and LW fluxes, were performed using an improved Nimbus-7
  506.           cloud-detection algorithm described by Stowe et al. (1988).
  507.           This improved algorithm is based on a surface temperature
  508.           analysis from 3-hourly, Air Force 3-D nephanalysis data (Fye
  509.           1978); on reflectance data from the ultraviolet channel of
  510.           the TOMS; and on infrared window channel emission from the
  511.           THIR. The cloud analysis for the angular model were performed
  512.           over the period of April 1, 1979 to June 22, 1980.
  513.  
  514.         * Cloud scene identification for the mean SW albedo was based
  515.           on an analysis of GOES data using the method of Minnis and
  516.           Harrison (1984a), which uses 8-km infrared data and 1-km
  517.           visible data sampled every 8 km.
  518.  
  519.         * Overcast scenes were computed using a weighted average of the
  520.           overcast-over-ocean and overcast-over-land (Suttles et al.,
  521.           1988a, 1988b).
  522.  
  523.      Processing Sequence and Algorithms
  524.      ERB data were binned according to solar zenith angle, view zenith
  525.      angle, relative azimuth and scene type for the shortwave
  526.      bidirectional model, and binned according to view zenith,
  527.      colatitude and scene type for the longwave bidirectional model.
  528.      When fewer than eight samples were available for a bin, the mean
  529.      value for the bin was counted as missing. The following
  530.      interpolation steps were used for bins that were classified as
  531.      missing.
  532.  
  533.      Shortwave
  534.  
  535.         * Where values were missing for an entire solar-zenith-angle
  536.           bin the Helmholtz Principle of Reciprocity (Chandrasekhar
  537.           1960) was used, and an empirical relation for desert scenes (
  538.           Staylor and Suttles 1986) was used for desert scenes.
  539.         * Where values were missing for occasional, isolated
  540.           viewing-angle bins (which generally occurred at the largest
  541.           viewing-angle bins) bilinear interpolation was used in most
  542.           cases. The interpolations was first done along the azimuthal
  543.           direction and then along the viewing zenith direction. The
  544.           results from both interpolations are then averaged to get the
  545.           estimated value. The interpolation schemes used are as
  546.           follows:
  547.                  Case Bin configuration  Interpolated value of x
  548.  
  549.                   1          a x                    a
  550.  
  551.                   2         a o x                   a
  552.  
  553.                   3        a o o x               Unknown
  554.  
  555.                   4        a x o o                  a
  556.  
  557.                   5        a o x o                  a
  558.  
  559.                   6         a x b               a/2 + b/2
  560.  
  561.                   7        a x o b             2a/3 + b/3
  562.  
  563.                   8       a x o o b                 a
  564.  
  565.                   9       a o x o b             Unknown*
  566.  
  567.                  where "a" and "b" are known values, "o" is an
  568.                  unknown value, and "x" is the value to be
  569.                  determined.
  570.                  *Use x-value in other direction if available;
  571.                  if not available use x = (a/2) + (b/2)
  572.           Case 3 demonstrates an instance in which a value for "x"
  573.           cannot be determined. In such cases the values are estimated
  574.           using linear extrapolation or scaling from data in
  575.           neighboring solar-zenith-angle bins.
  576.         * In cases where interpolation produced unusual variations or
  577.           unreasonable reciprocity results, more reasonable values were
  578.           estimated.
  579.         * After obtaining values for all angle bins, the models were
  580.           checked using the normalization criterion described in
  581.           Suttles et al. (1988a). Final model values satisfy the
  582.           normalization criterion to within + or - 0.0001.
  583.  
  584.      Longwave
  585.  
  586.         * Where missing data occurred for an entire season or
  587.           colatitude bin, the bin-mean values for all viewing-angle
  588.           bins were replicated from the seasons or colatitude bins.
  589.         * Where bin-mean values were missing for occasional and
  590.           isolated viewing-angle bins, values were determined by
  591.           interpolation, extrapolations, or averaging using surrounding
  592.           viewing-angle bin values. Depending on appropriateness,
  593.           missing data were filled using one of the following methods:
  594.  
  595.             1. Replication of data from appropriate season of opposite
  596.                hemisphere (e.g. Southern Hemisphere winter for Northern
  597.                Hemisphere winter)
  598.             2. Replication of data from contiguous season of same
  599.                hemisphere
  600.             3. Replication of data from adjacent colatitude bin
  601.             4. Replication of data from a similar scene type
  602.             5. Replication of data from daytime to nighttime or vice
  603.                versa
  604.             6. Interpolation, extrapolation, or averaging using values
  605.                in surrounding bins
  606.  
  607.      Shortwave Directional Model
  608.      The mean albedo was derived from a combination of ERB and GOES
  609.      measurements. The directional models are normalized by dividing
  610.      each bin value of albedo by the value for the first
  611.      solar-zenith-angle bin. Thus, the model can be defined in terms of
  612.      the normalized function (a shape function) and the albedo for the
  613.      first solar bin (a reference value). The GOES yielded the best
  614.      estimate of the shape function for tropical and subtropical
  615.      latitudes. The ERB data best described the shape function (except
  616.      for the lowest solar zenith angles) for middle and high latitudes.
  617.      A simple average of the GOES and ERB models was used to produce
  618.      global mean albedos.
  619.  
  620.      Exceptions to this averaging process were:
  621.  
  622.         * In cases of unreasonable changes in albedo, for the ERB data,
  623.           due to Sun angle (i.e. low albedos for overcast and mostly
  624.           cloudy scenes over ocean at low solar zenith angles, and
  625.           mostly cloudy scenes over land at high solar zenith angles)
  626.           the data was smoothed before being averaged with the GOES
  627.           data.
  628.         * Theoretical results were derived for the shape function, in
  629.           cases of clear over snow and clear over desert scenes where
  630.           GOES results were not available and ERB albedos varied
  631.           greatly in relation to Sun angle. The radiative transfer code
  632.           for the theoretical calculations is described by Wiscombe et
  633.           al. (1984).
  634.  
  635.      Scientific Potential of Data
  636.      The angular radiation models show the variation of reflective SW
  637.      and emitted LW radiation, at the top of the atmosphere, due to
  638.      differences in scene type, viewing zenith angle, solar zenith
  639.      angle (SW) and colatitude (LW). The results from these models are
  640.      useful in the study of the anisotropic characteristics of SW and
  641.      LW radiation and as a source of angular radiance distribution
  642.      information in the processing of derivative products.
  643.  
  644.      The ERB team used this data set in a combined scene identification
  645.      and flux estimation algorithm (Wielicki and Green, 1989). The Data
  646.      set was created in terms of quantized bins, however to produce
  647.      smoother ERBE products, interpolation curves were fitted through
  648.      The Data points to produce continuous angular results. In the LW
  649.      limb darkening tables they also interpolated to obtain continuous
  650.      latitudinal functions.
  651.  
  652.      Others have also used these models to estimate fluxes from scanner
  653.      radiance measurements. The original Nimbus-7 ERB scanner flux
  654.      estimates were made using earlier and cruder algorithms and
  655.      models. After the construction of the ERB ADMs, the Nimbus-7 ERB
  656.      scanner fluxes were recomputed using the ERBE algorithm and ADMs
  657.      (Kyle et al., 1990; Ardanuy et al., 1990). In addition Stowe et
  658.      al. (1994), Cess et al. (1995), and Hucek and Jacobowitz (1995)
  659.      used the ADMs in their procedures to estimate broad band fluxes
  660.      and albedos from narrow spectral band GOES and AVHRR radiance
  661.      measurements.
  662.  
  663.      There are several points that a user of this data set should keep
  664.      in mind.
  665.  
  666.         * These are top of the atmosphere results which combine both
  667.           the surface and atmosphere effects.
  668.         * They were developed from broad spectral band measurement and
  669.           therefore should be applied with some caution to narrow
  670.           spectral band radiances.
  671.         * They are large scale mean results and may not apply well to
  672.           certain specific scenes. The standard deviations give some
  673.           indication of the variability of the various scene types.
  674.  
  675.      Validation of Data
  676.      The angular models have gone through extensive reviews, with the
  677.      results described in Suttles et al. (1988a, 1988b). We have also
  678.      produced gif plots of this data which can be used to easily
  679.      examine the angular model. The gif files are available on this FTP
  680.      site.
  681.  
  682. Contacts
  683.  
  684.      Points of Contact
  685.  
  686.      For information about or assistance in using any DAAC data, please
  687.      contact
  688.  
  689.           EOS Distributed Active Archive Center (DAAC)
  690.           Code 902.2
  691.           NASA Goddard Space Flight Center
  692.           Greenbelt, Maryland 20771
  693.           Internet: daacuso@daac.gsfc.nasa.gov
  694.           301-614-5224 (voice)
  695.           301-614-5268 (fax)
  696.  
  697. References
  698.  
  699.      Ardanuy, P. E., C. R. Kondragunta, and H. L. Kyle, 1990: Low-
  700.      Frequency modes of the tropical radiation budget, Meteorol. Atmos.
  701.      Phys. , 44, 167-194.
  702.  
  703.      Barkstrom, B. R., E. Harrison, G. Smith, R. Green, J. Kibler, R.
  704.      Cess, and the ERBE Science Team, 1989: Earth Radiation Budget
  705.      Experiment (ERBE) archival and April 1985 results, Bull. Amer.
  706.      Meteor. Soc. , 70, 1254-1262.
  707.  
  708.      Cess, R. C., M. H. Zhang, P. Minnis, L. Corsetti, E.G. Dutton, B.
  709.      W. Forgan, D. P. Garber, W. L. Gates, J. J. Hack, E. F. Harrison,
  710.      X. Jing, J. R. Kiehl, C. N. Long, J.-j. Morcrette, G. L. Potter,
  711.      V. Ramanathan, B. Subasilar, C. H. Whitlock, D. F. Young, and Y.
  712.      Zhou, 1995: Absorption of solar radiation by clouds: observations
  713.      versus models, Science, 267, 496-499.
  714.  
  715.      Chandrasekhar, S. 1960. Radiative Transfer. Dover Publ., Inc..
  716.  
  717.      Fye, F. K. 1978. The AFGWC Automated Cloud Analysis Model.
  718.      AFGWC-TM-78-002, U.S. Air Force, June. (Available from DTIC as AD
  719.      A057 176.)
  720.  
  721.      Hucek, R., and H. Jacobowitz, 1995: Impact of scene dependence on
  722.      AVHRR albedo models, J. Atmos. Oceanic Technol. , 12, 697-711.
  723.  
  724.      Jacobowitz, H., H. Soule, L.H. Kyle, House F.B. 1984. The Earth
  725.      Radiation Budget (ERB) Experiment: An Overview. J. Geophys. Res..,
  726.      89(D4):993-1011.
  727.  
  728.      Kyle, H. L., T. R. Hucek, B. Groveman, and R. Frey, 1990: User's
  729.      Guide: Nimbus-7 Earth Radiation Budget narrow-field-of-view
  730.      products, NASA Ref. Publ. RP-1246, 76 pp.
  731.  
  732.      Minnis, P. and Harrison, E. F. 1984a. Diurnal Variability of
  733.      regional Cloud and Clear-Sky Radiative Parameters Derived From
  734.      GOES Data. Part I: Analysis Method. J. Climate & Appl. Meteorol.,
  735.      23(7):993-1011.
  736.  
  737.      Minnis, P. and Harrison, E. F. 1984b. Diurnal Variability of
  738.      regional Cloud and Clear-Sky Radiative Parameters Derived From
  739.      GOES Data. Part II: November 1978 Cloud Distributions. J. Climate
  740.      & Appl. Meteorol.., 23(7):1012-1031.
  741.  
  742.      Minnis, P. and Harrison, E. F. 1984c. Diurnal Variability of
  743.      regional Cloud and Clear-Sky Radiative Parameters Derived From
  744.      GOES Data. Part III: November 1978 Radiative Parameters. J.
  745.      Climate & Appl. Meteorol., 23(7):1032-1051.
  746.  
  747.      Morse, Burt J. and Ropelewski, C. F. 1983. Spatial and Temporal
  748.      Distribution of Northern Hemisphere Snow Cover. NOAA Tech. Rep.
  749.      NESDIS 6, U.S. Dep. of Commerce, Oct. (Available from NTIS as PB84
  750.      118 348.)
  751.  
  752.      Raschke, E., V. Haar, H. Thomas, W. R. Bandeen, M. Pasternak.
  753.      1973: The Annual Radiation Balance of the Earth-Atmosphere System
  754.      During 1969-70 From Nimbus-3 Measurements. J. Atmos. Sci., 30(3):
  755.      341-364.
  756.  
  757.      Smith, G. L., R.N. Green, E. Raschke, L.M. Avis, J.T. Suttles,
  758.      B.A. Wielicki, and R Davis. 1986. Inversion Methods for Satellite
  759.      Studies of the Earth's Radiative Budget: Development of Algorithms
  760.      for the ERBE Mission. Review Geophys., 24(2):407-421.
  761.  
  762.      Staylor, F.W. and Suttles J. T. 1986. Reflection and Emission
  763.      Models for Deserts Derived From Nimbus-7 ERB Scanner Measurements.
  764.      J. Climate & Appl. Meteorol., 25(2):196-202
  765.  
  766.      Stowe, L.L., C.G. Wellemeyer, T.F. Eck, Y.Y.M. Yeh, and Nimbus-7
  767.      Cloud Data Processing Ream. 1988. Nimbus-7 Global Cloud
  768.      Climatology. Part I: Algorithms and Validation. J. Climate,
  769.      1(5):445-470.
  770.  
  771.      Stowe, L., R. Hucek, P. Ardanuy, and R. Joyce, 1994: Evaluating
  772.      the design of an Earth radiation budget instrument with system
  773.      simulations. Part II: Minimization of instantaneous sampling
  774.      errors for CERES-I, J. Atmos. Oceanic Tecnol. , 11, 1169-1183.
  775.  
  776.      Suttles, J.T., R.N. Green, P. Minnis, G.L. Smith, W.F. Staylor,
  777.      B.A. Wielicki, I.J. Walker, D.F. Young, V.R. Taylor, and L.L.
  778.      Stowe. 1988a. Angular Radiation Models for Earth-Atmosphere
  779.      systems. Volume I-Shortwave Radiation. NASA RP-1184, Vol. I.
  780.  
  781.      Suttles, J.T., R.N. Green, G.L. Smith, B.A. Wielicki, I.J. Walker,
  782.      V.R. Taylor, and L.L. Stowe. 1988b. Angular Radiation Models for
  783.      Earth- Atmosphere systems. Volume II-Longwave Radiation. NASA
  784.      RP-1184, Vol. II.
  785.  
  786.      Taylor, R.V. and Stowe, L.L. 1984. Reflectance Characteristics of
  787.      Uniform Earth and Cloud Surface Derived From Nimbus-7 ERB. J.
  788.      Geophys. Res., 89(D4):4987-4996.
  789.  
  790.      Taylor, R.V. and Stowe, L.L. 1986. Revised and Emission Models
  791.      From Nimbus-7 ERB Data. Sixth Conference on Atmospheric
  792.      Radiation., American Meteorological Soc., pp. J19-J22.
  793.  
  794.      Wielicki, B. A., and R. N. Green, 1989: Cloud identification for
  795.      ERBE radiative flux retrieval, J. Appl. Meteor. , 28, 1131-1146.
  796.  
  797.      Wiscombe, W.J., R.M. Welch, and W.D. Hall. 1984. The Effects of
  798.      Very Large Drops on Cloud Absorption: I. Parcel Models. J. Atmos.
  799.      Sci. 41(8):1336-1355.
  800.  
  801.   ------------------------------------------------------------------------
  802.  
  803.                  [NASA] [GSFC]  [Goddard DAAC] [cidc site]
  804.  
  805.                   NASA  Goddard      GDAAC        CIDC
  806.  
  807. Last update:Tue Aug 19 13:23:34 EDT 1997
  808. Page Author: James McManus -- mcmanus@daac.gsfc.nasa.gov
  809. Web Curator: Daniel Ziskin -- ziskin@daac.gsfc.nasa.gov
  810. NASA official: Paul Chan, DAAC Manager -- chan@daac.gsfc.nasa.gov
  811.