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DecSolNet: A noise resistant missing information recovery framework for daily satellite NO2 columns

Zhu, Songyan und Xu, Jian und Yu, Chao und Wang, Yapeng und Efremenko, Dmitry S. und Li, Xiaoying und Sui, Zhengwei (2021) DecSolNet: A noise resistant missing information recovery framework for daily satellite NO2 columns. Atmospheric Environment, 246, Seite 118143. Elsevier. doi: 10.1016/j.atmosenv.2020.118143. ISSN 1352-2310.

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6MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1352231020308736

Kurzfassung

A novel statistical method (hereafter referred to as DecSolNet) for reconstructing satellite NO2 columns is introduced. The method has been developed and evaluated by comparing its performance with four benchmark models in three scenarios. When the amount of satellite data is limited, DecSolNet outperforms the benchmark models and its performance does not degrade with noisy inputs. The implementation of DecSolNet consists of: (1) feature extraction, sequential data decomposition in both temporal and frequency domains; (2) NO2 columns reconstruction by training a deep neural network. In three cross-validations, the averaged R2 score of DecSolNet reaches 0.9, which is better than that of the most benchmark models. The multi-layer perceptron (MLP) has a higher R2 score, but it degrades greatly with noisy inputs, while the performance of DecSolNet remains robust with an R2 of ̃0.8. The bias of DecSolNet is small with an average of 1.61 μg/m3. In addition, DecSolNet is a reliable learning machine, the averaged loss and standard deviation are 0.42 μg/m3 and 0.04 μg/m3, respectively.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140386/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:DecSolNet: A noise resistant missing information recovery framework for daily satellite NO2 columns
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zhu, SongyanDepartment of Geography, University of ExeterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Xu, Jianjian.xu (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2348-125XNICHT SPEZIFIZIERT
Yu, ChaoAerospace Information Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Beijing, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, YapengKey Laboratory of Radiometric Calibration and Validation for Environmental Satellites, National Satellite Meteorological Center, China Meteorological AdministrationNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Efremenko, Dmitry S.dmitry.efremenko (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7449-5072NICHT SPEZIFIZIERT
Li, XiaoyingAerospace Information Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Beijing, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sui, ZhengweiChina Centre for Resources Satellite Data and Application, Beijing, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Februar 2021
Erschienen in:Atmospheric Environment
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:246
DOI:10.1016/j.atmosenv.2020.118143
Seitenbereich:Seite 118143
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Schauer, James J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
ISSN:1352-2310
Status:veröffentlicht
Stichwörter:NO2 columns, Remote sensing, Data reconstruction, Time series decomposition, EMD, Deep learning
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Klimarelevanz von atmosphärischen Spurengasen, Aerosolen und Wolken
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: Xu, Dr.-Ing. Jian
Hinterlegt am:14 Jan 2021 10:09
Letzte Änderung:24 Mai 2022 23:46

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