Towards An Automated Ship-Borne Fourier-Transform Spectrometer As a Validation Opportunity For Atmospheric CO2, CH4, And CO Column Densities
Notice bibliographique
Résumé
Validation opportunities for model data and satellite observations in the short-wave infra-red spectral range for climate monitoring are still sparse above the oceans. Klappenbach et al. (2015) and Knapp et al. (2020) developed a ship-borne setup of a Fourier-transform spectrometer (EM27/SUN FTS) for direct sunlight observations on mobile platforms such as ships or pick-ups. The housing withstands oceanic on-deck-conditions and is equipped with a custom-built fast solar tracker. Knapp et al. (2020) tested the system on a ship cruise from Vancouver, Canada to Singapore for a five-week period in 2019, during which the instrument performed reliably. The tracker provided a pointing precision of better than 0.05° for 79% of the time. The precision of atmospheric total column densities retrieved from the FTS direct sunlight spectra was found to be 0.24ppm for carbon dioxide (CO2), 1.1ppb for methane (CH4), and 0.75ppb for carbon monoxide (CO). Our ultimate goal is to develop the setup towards autonomous operations on ships to routinely collect validation data for CO2, CH4, and CO column densities above the world's oceans. Therefore, we further improved on the FTS box. Most prominent is a simplification of the tracking algorithm from two-dimensional mapping to two one-dimensional functions, moving a 185° fisheye camera onto the tracking rotation stage, and a change to more reliable embedded computers. Those modifications allow for sun tracking down to a solar zenith angle of 75° and increase robustness against mechanical misalignments between tracker and camera. A test campaign was conducted in the vicinity of a local coal power plant in Mannheim, Germany by mounting the FTS box on a pick-up and driving a stop-and-go pattern perpendicular to the plume direction. To this purpose, a 24 V battery powering mode was implemented. We plan another deployment of the instrument on the Japanese research vessel Mirai in February 2021. The campaign is conducted in cooperation with the Japanese National Institute for Environmental Studies (NIES) in the western North Pacific. Such routine validation opportunities of atmospheric CO2, CH4, and CO column densities would be a valuable asset for global climate monitoring. Knapp, M., Kleinschek, R., Hase, F., Agustí-Panareda, A., Inness, A., Barré, J., Landgraf, J., Borsdorff, T., Kinne, S., and Butz, A.: Ship-borne measurements of XCO2, XCH4, and XCO above the Pacific Ocean and comparison to CAMS atmospheric analyses andS5P/TROPOMI, Earth System Science Data Discussions, 2020, 1–20, https://doi.org/10.5194/essd-2020-132, https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2020-132/, 2020. Klappenbach, F., Bertleff, M., Kostinek, J., Hase, F., Blumenstock, T., Agusti-Panareda, A., Razinger, M., and Butz, A.: Accurate mobileremote sensing of XCO2 and XCH4 latitudinal transects from aboard a research vessel, Atmospheric Measurement Techniques, 8,5023–5038, https://doi.org/10.5194/amt-8-5023-2015, 2015.
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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 | 0,003 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,002 |
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 ».