Deep learning for Chinese NOx emission inversion and the integration of in situ observations: a case study on the COVID-19 pandemic
Notice bibliographique
Résumé
The COVID-19 pandemic led to the lockdown of over one-third of Chinese cities in early 2020. Observations have shown significant reductions of atmospheric abundances of NO2 over China during this period. This change in atmospheric NO2 implies a dramatic change in emission of NOx, which provides a unique opportunity to study the response of the chemistry of the atmospheric to large reductions in anthropogenic emissions. We use a deep learning (DL) model to quantify the change in surface emissions of NOx in China that are associated with the observed changes in atmospheric NO2 during the lockdown period. Compared to conventional data assimilation systems, deep neural networks are free of the potential errors associated with parameterized subgrid-scale processes. Furthermore, they are not susceptible to the chemical errors typically found in atmospheric chemical transport models. The neural-network-based approach also offers a more computationally efficient means of inverse modeling of NOx emissions at high spatial resolutions. Our DL model is trained using meteorological predictors and reanalysis data of surface NO2 from 2005 to 2017. The evaluation is conducted using in-situ measurements of NO2 in 2019 and 2020. The Baidu 'Qianxi' migration data sets are used to evaluate the model's performance in capturing the typical variation in Chinese NOx emissions during the Chinese New Year holidays. The TROPOMI-derived TCR-2 chemical reanalysis is used to evaluate the DL analysis in 2020. We show that the DL-based approach is able to better reproduce the variation in anthropogenic NOx emissions and capture the reduction in Chinese NOx emissions during the period of the COVID-19 pandemic.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».