× Cerca
La distribución de frecuencia bidimensional de (a) CO2 Centrarse en el suelo, (b) CH4 Centrarse en el terreno, (c) CO2 Concentración sobre el océano, y (d) CH4 Concéntrate en el océano. Las líneas discontinuas indican un rango de ±1%. Los mapas de los puntos de observación sincronizados están coloreados por las diferencias de concentración entre satélites en (e) CO2 Concentración y (f)CH4 concentración. «#» es el número de datos, «AVG» y «STD» son la media y la desviación estándar, respectivamente, «r» es el coeficiente de correlación y «G1» y «G2» son GOSAT y GOSAT-2, respectivamente. Crédito: Instituto Nacional de Estudios Ambientales
El Ministerio de Medio Ambiente de Japón, el Instituto Nacional de Estudios Ambientales (NIES) y la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón están promoviendo GOSAT, una serie de satélites de observación de la Tierra cuyo objetivo principal es monitorear los gases de efecto invernadero desde el espacio; El satélite de monitoreo de gases de efecto invernadero (GOSAT) lanzado en enero de 2009 y el satélite GOSAT-2 lanzado en octubre de 2018 están actualmente operativos, y el lanzamiento del satélite global de monitoreo del ciclo del agua y los gases de efecto invernadero (GOSAT-GW) está programado para el año fiscal 2024 en Japón. .
El trabajo fue publicado en solá.
NIES es responsable de desarrollar y mejorar algoritmos para la recuperación de concentraciones de GEI para los datos observados por la serie GOSAT, y de validar y evaluar la calidad de los resultados de la recuperación.
Tanto GOSAT como GOSAT-2 están equipados con sensores de monitoreo de GEI, el sensor de monitoreo de carbono térmico e infrarrojo cercano: espectrómetro de transformada de Fourier (TANSO-FTS) y TANSO-FTS-2, respectivamente.
Fracciones molares promedio de dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4) de los espectros infrarrojos de longitud de onda corta (SWIR) observados por estos sensores, y los resultados de la recuperación fueron publicados como productos de Nivel 2 por NIES.
La validación y evaluación de la calidad de los datos de concentración recuperados para cada satélite se realizaron utilizando datos de la red de observación del espectrómetro de transformada de Fourier terrestre TCCON, pero aún no se ha realizado la comparación de los datos de concentración entre satélites.
Al desarrollar conjuntos de datos de enfoque de largo alcance con la serie GOSAT, es importante garantizar la coherencia de los datos entre satélites. En este estudio, comparamos CO2 y CH4 Se obtuvieron datos de concentración de los dos satélites de la serie GOSAT para estudiar cómo las diferencias sistemáticas en los datos de concentración entre satélites varían temporal y/o espacialmente.
El algoritmo de recuperación de concentraciones de GEI desarrollado por NIES fue diseñado para mejorar la exactitud y precisión de la recuperación teniendo en cuenta los efectos de la dispersión de aerosoles y los cambios en las propiedades de los instrumentos que pueden causar errores en las concentraciones recuperadas. Sin embargo, siempre existen algunas diferencias entre la información utilizada en el análisis y la realidad, lo que provoca errores en los datos de enfoque.
Durante las actividades de validación, se desarrollaron y evaluaron métodos empíricos de corrección de sesgos que utilizan análisis de regresión múltiple (una técnica analítica que deriva una ecuación relacional para explicar un conjunto de datos con dos o más conjuntos de datos) y se lanzaron productos de Nivel 2 con corrección de sesgos para el GOSAT. . Dado que no se produjeron los datos de GOSAT-2, en este estudio se aplica a los datos de GOSAT-2 una corrección de sesgo mediante análisis de regresión múltiple.
Para CO con corrección de sesgo2 y CH4 datos de concentración, se realizan los siguientes análisis.
- Compare los datos de TCCON con todos los datos satelitales
- Comparación de datos de monitoreo simultáneo entre GOSAT y GOSAT-2
- Comparación de concentraciones medias mensuales en el área de 10° x 10° de longitud de GOSAT y GOSAT-2
Para reducir el efecto de la heterogeneidad temporal y espacial de cada concentración de gas en los resultados de la evaluación, se seleccionan datos que cumplen con las siguientes condiciones coincidentes para las comparaciones en (1) y (2).
El centro del campo de visión instantáneo (IFOV) del FTS del satélite debe estar dentro del cuadrado de latitud-longitud de ±0,2° centrado en la ubicación de TCCON.
La diferencia entre la altitud media dentro del satélite FTS IFOV y la altitud del sitio TCCON debe ser inferior a 200 metros.
Los datos de monitoreo de TCCON deben estar presentes dentro de ±30 minutos del tiempo de observación del satélite.
× Cerca
Ejemplo de 2020. «x» y «+» en la figura indican que se utilizan menos de 10 datos satelitales para calcular las concentraciones promedio de GOSAT y GOSAT-2, respectivamente («x» y «+» se superponen cuando ambos datos satelitales son inferiores a 10) . Crédito: Instituto Nacional de Estudios Ambientales
Los datos GOSAT y los datos GOSAT-2 deben considerarse en la misma fecha.
El centro del FTS IFOV de un satélite debe estar dentro de un cuadrado de latitud-longitud de ±0,2° centrado en el centro del FTS IFOV del otro satélite, y los datos son los vecinos más cercanos entre sí.
La diferencia de elevación media dentro del FTS IFOV de los datos de cada uno debe ser inferior a 200 m.
Los períodos de datos utilizados en el análisis son de abril de 2009 a noviembre de 2022 para GOSAT, de marzo de 2019 a noviembre de 2022 para GOSAT-2 y de abril de 2009 a diciembre de 2020 para TCCON, y se realizan comparaciones para los períodos durante los cuales existen los dos conjuntos de datos.
Primero se presenta una comparación de los datos de TCCON con los de cada satélite. Todos los datos satelitales que cumplieron con los criterios coincidentes son datos terrestres. Debido a las diferencias en los períodos de operación de los satélites y los modos de operación de los sensores, hay 14 sitios TCCON para GOSAT y 13 sitios para GOSAT-2 donde se adquirieron más de 20 datos coincidentes.
De acuerdo con la media y la desviación estándar de la diferencia entre los datos satelitales y los datos TCCON calculados para estos sitios TCCON (en lo sucesivo denominados «sesgo de ubicación» y «precisión de medición individual», respectivamente), los valores promedio de precisión de medición individual para GOSAT y GOSAT-2 menos de 1,9 ppm de dióxido de carbono2 y menos de 10 ppb para CH4Se encontró que el sesgo de sitio a sitio, que se define como la desviación estándar del sesgo del sitio y representa su dependencia regional, era inferior a 0,9 ppm para el CO2.2 y menos de 5 ppb para CH4.
A continuación, se presenta una comparación entre los datos de observación concurrentes de GOSAT y GOSAT-2. Aunque la diferencia en los ciclos de revisita de los satélites (tres días para GOSAT y seis días para GOSAT-2) limita las áreas donde se pueden realizar observaciones simultáneas, hay datos satelitales que cumplieron las condiciones coincidentes no solo sobre tierra sino también sobre el océano.
Las desviaciones estándar de la diferencia entre los datos de GOSAT y GOSAT-2 son inferiores a 2,24 ppm para CO2.2 y 11,7 ppm para CH4 para datos terrestres y 1,68 ppm para dióxido de carbono2 y 9,6 ppb para CH4 Para datos oceánicos.
Estos valores son ligeramente más pequeños que el cuadrado de la suma de las raíces de la precisión promedio de las mediciones individuales para ambos satélites. Sin embargo, CH4 Sobre el océano, GOSAT-2 es aproximadamente 10 ppb más bajo que GOSAT. Esto puede deberse a diferencias en el procesamiento de datos terrestres y oceánicos. Es decir, el tratamiento de la reflectancia de la superficie en el análisis de recuperación y el análisis de regresión múltiple con corrección de sesgo es diferente para los datos terrestres y oceánicos de GOSAT, mientras que es idéntico para GOSAT-2.
Finalmente, se presenta una comparación de las concentraciones mensuales promedio en cada región de 10° de latitud × 10° de longitud para GOSAT y GOSAT-2. Tenga en cuenta que las concentraciones mensuales promedio regionales utilizadas para la comparación se calculan para cada satélite, utilizando datos observados por cada satélite en diferentes ubicaciones y en diferentes fechas, incluso dentro de la misma región y el mismo mes.
La diferencia en las concentraciones mensuales promedio regionales entre dos satélites varía según la ubicación y la temporada. Aunque todavía se está investigando el motivo de esta diferencia, puede deberse en parte al hecho de que no se tuvieron plenamente en cuenta los efectos de los aerosoles. Por ejemplo, en el norte de África, la concentración promedio de GOSAT-2 es mayor que la de GOSAT, pero esto se debe a que la cantidad de aerosol recuperada simultáneamente con las concentraciones de gas es menor en GOSAT-2 en comparación con GOSAT.
Las desviaciones estándar de las diferencias en las concentraciones mensuales promedio regionales calculadas a partir de más de 10 conjuntos de datos satelitales para GOSAT y GOSAT-2, respectivamente, son 1,77 ppm para CO2.2 y 11,7 ppm para CH4, que es mayor que el sesgo de sitio a sitio evaluado utilizando los datos de TCCON. Dado que las observaciones satelitales cubren todo el mundo, la distribución de los parámetros que afectan la recuperación de concentraciones de gas, como los aerosoles y las propiedades de reflectancia de la superficie, también varía, pero la red TCCON actual solo cubre un área limitada.
En otras palabras, los sitios TCCON utilizados en este estudio son inadecuados en términos de cubrir la diversidad global de datos satelitales y evaluar adecuadamente la dependencia regional de los sesgos. Es importante obtener datos de validación adicionales que puedan ampliar la cobertura de las condiciones y regiones de observación por satélite, como áreas con alta reflectividad superficial o ambiental.
Es importante tener en cuenta los resultados con respecto a la coherencia entre los datos GOSAT y GOSAT-2 obtenidos en este estudio al utilizar estos datos satelitales. Continuaremos nuestra investigación para mejorar la exactitud y precisión de los datos de cada satélite y la coherencia entre los datos de los satélites para mejorar aún más la idoneidad de los datos. También se espera que los resultados de este estudio sean útiles para ampliar la red TCCON.
más información:
Yukio Yoshida et al., Evaluación de la calidad de las fracciones molares promedio de dióxido de carbono y metano del aire seco observadas por GOSAT y GOSAT-2, solá (2023). doi: 10.2151/sola.2023-023
Proporcionado por el Instituto Nacional de Estudios Ambientales
«Solucionador de problemas. Gurú de los zombis. Entusiasta de Internet. Defensor de los viajes sin disculpas. Organizador. Lector. Aficionado al alcohol».