Retrieval of Snow Properties from the Sentinel-3 Ocean and Land Colour Instrument

International audience The Sentinel Application Platform (SNAP) architecture facilitates Earth Observation data processing. In this work, we present results from a new Snow Processor for SNAP. We also describe physical principles behind the developed snow property retrieval technique based on the an...

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Bibliographic Details
Published in:Remote Sensing
Main Authors: Kokhanovsky, Alexander, Lamare, Maxim, Danne, Olaf, Brockmann, Carsten, Dumont, Marie, Picard, Ghislain, Arnaud, Laurent, Favier, Vincent, Jourdain, Bruno, Le Meur, Emmanuel, Di Mauro, Biagio, Aoki, Teruo, Niwano, Masashi, Rozanov, Vladimir, Korkin, Sergey, Kipfstuhl, Sepp, Freitag, Johannes, Hoerhold, Maria, Zuhr, Alexandra, Vladimirova, Diana, Faber, Anne-Katrine, Steen-Larsen, Hans, Wahl, Sonja, Andersen, Jonas, Vandecrux, Baptiste, van As, Dirk, Mankoff, Kenneth, Kern, Michael, Zege, Eleonora, Box, Jason
Other Authors: Centre d'Etudes de la Neige (CEN), Centre national de recherches météorologiques (CNRM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)
Format: Article in Journal/Newspaper
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Published: HAL CCSD 2019
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topic [SDU.STU]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences
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Kokhanovsky, Alexander
Lamare, Maxim
Danne, Olaf
Brockmann, Carsten
Dumont, Marie
Picard, Ghislain
Arnaud, Laurent
Favier, Vincent
Jourdain, Bruno
Le Meur, Emmanuel
Di Mauro, Biagio
Aoki, Teruo
Niwano, Masashi
Rozanov, Vladimir
Korkin, Sergey
Kipfstuhl, Sepp
Freitag, Johannes
Hoerhold, Maria
Zuhr, Alexandra
Vladimirova, Diana
Faber, Anne-Katrine
Steen-Larsen, Hans
Wahl, Sonja
Andersen, Jonas
Vandecrux, Baptiste
van As, Dirk
Mankoff, Kenneth
Kern, Michael
Zege, Eleonora
Box, Jason
Retrieval of Snow Properties from the Sentinel-3 Ocean and Land Colour Instrument
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description International audience The Sentinel Application Platform (SNAP) architecture facilitates Earth Observation data processing. In this work, we present results from a new Snow Processor for SNAP. We also describe physical principles behind the developed snow property retrieval technique based on the analysis of Ocean and Land Colour Instrument (OLCI) onboard Sentinel-3A/B measurements over clean and polluted snow fields. Using OLCI spectral reflectance measurements in the range 400–1020 nm, we derived important snow properties such as spectral and broadband albedo, snow specific surface area, snow extent and grain size on a spatial grid of 300 m. The algorithm also incorporated cloud screening and atmospheric correction procedures over snow surfaces. We present validation results using ground measurements from Antarctica, the Greenland ice sheet and the French Alps. We find the spectral albedo retrieved with accuracy of better than 3% on average, making our retrievals sufficient for a variety of applications. Broadband albedo is retrieved with the average accuracy of about 5% over snow. Therefore, the uncertainties of satellite retrievals are close to experimental errors of ground measurements. The retrieved surface grain size shows good agreement with ground observations. Snow specific surface area observations are also consistent with our OLCI retrievals. We present snow albedo and grain size mapping over the inland ice sheet of Greenland for areas including dry snow, melted/melting snow and impurity rich bare ice. The algorithm can be applied to OLCI Sentinel-3 measurements providing an opportunity for creation of long-term snow property records essential for climate monitoring and data assimilation studies—especially in the Arctic region, where we face rapid environmental changes including reduction of snow/ice extent and, therefore, planetary albedo.
author2 Centre d'Etudes de la Neige (CEN)
Centre national de recherches météorologiques (CNRM)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG )
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Université Grenoble Alpes (UGA)
format Article in Journal/Newspaper
author Kokhanovsky, Alexander
Lamare, Maxim
Danne, Olaf
Brockmann, Carsten
Dumont, Marie
Picard, Ghislain
Arnaud, Laurent
Favier, Vincent
Jourdain, Bruno
Le Meur, Emmanuel
Di Mauro, Biagio
Aoki, Teruo
Niwano, Masashi
Rozanov, Vladimir
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Kipfstuhl, Sepp
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Zuhr, Alexandra
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In this work, we present results from a new Snow Processor for SNAP. We also describe physical principles behind the developed snow property retrieval technique based on the analysis of Ocean and Land Colour Instrument (OLCI) onboard Sentinel-3A/B measurements over clean and polluted snow fields. Using OLCI spectral reflectance measurements in the range 400–1020 nm, we derived important snow properties such as spectral and broadband albedo, snow specific surface area, snow extent and grain size on a spatial grid of 300 m. The algorithm also incorporated cloud screening and atmospheric correction procedures over snow surfaces. We present validation results using ground measurements from Antarctica, the Greenland ice sheet and the French Alps. We find the spectral albedo retrieved with accuracy of better than 3% on average, making our retrievals sufficient for a variety of applications. Broadband albedo is retrieved with the average accuracy of about 5% over snow. Therefore, the uncertainties of satellite retrievals are close to experimental errors of ground measurements. The retrieved surface grain size shows good agreement with ground observations. Snow specific surface area observations are also consistent with our OLCI retrievals. We present snow albedo and grain size mapping over the inland ice sheet of Greenland for areas including dry snow, melted/melting snow and impurity rich bare ice. The algorithm can be applied to OLCI Sentinel-3 measurements providing an opportunity for creation of long-term snow property records essential for climate monitoring and data assimilation studies—especially in the Arctic region, where we face rapid environmental changes including reduction of snow/ice extent and, therefore, planetary albedo. Article in Journal/Newspaper albedo Antarc* Antarctica Arctic Greenland Ice Sheet Université de Nantes: HAL-UNIV-NANTES Arctic Greenland The Sentinel ENVELOPE(73.317,73.317,-52.983,-52.983) Remote Sensing 11 19 2280