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Enregistrement W4409773669 · doi:10.5194/egusphere-2024-3990

5 Years of GOSAT-2 Retrievals with RemoTeC: XCO <sub>2</sub> and XCH <sub>4</sub> Data Products with Quality Filtering by Machine Learning

2025· preprint· en· W4409773669 sur OpenAlexaff
Andrew G. Barr, Jochen Landgraf, Mari C. Martinez-Velarte, Mihalis Vrekoussis, Ralf Sussmann, Isamu Morino, Kimberly Strong, Minqiang Zhou, Voltaire A. Velazco, Hirofumi Ohyama, Thorsten Warneke, Frank Hase, Tobias Borsdorff

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueHydrocarbon exploration and reservoir analysis
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesJapan Aerospace Exploration AgencyNederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk OnderzoekHorizon 2020European Space Agency
Mots-clésQuality (philosophy)Environmental scienceComputer scienceRemote sensingGeographyPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract. Accurately measuring greenhouse gas concentrations to identify regional sources and sinks is essential for effectively monitoring and mitigating their impact on the Earth’s changing climate. In this article we present the scientific data products of XCO2 and XCH4, retrieved with RemoTeC, from the Greenhouse Gases Observing Satellite-2 (GOSAT-2), which span a time range of five years. GOSAT-2 has the capability to measure total columns of CO2 and CH4 to the necessary requirements set by the Global Climate Observing System (GCOS), who define said requirements as accuracy < 10 ppb and < 0.5 ppm for XCH4 and XCO2 respectively, and stability of < 3 ppb yr−1 and < 0.5 ppm yr−1 for XCH4 and XCO2 respectively. Central to the quality of the XCO2 and XCH4 datasets is the post-retrieval quality flagging step. Previous versions of RemoTeC products have relied on threshold filtering, flagging data using boundary conditions from a list of retrieval parameters. We present a novel quality filtering approach utilising a machine learning technique known as Random Forest Classifier (RFC) models. This method is developed under the European Space Agency’s (ESA) Climate Change Initiative+ (CCI+) program and applied to data from GOSAT-2. Data from the Total Carbon Column Observing Network (TCCON) are employed to train the RFC models, where retrievals are categorized as good or bad quality based on the bias between GOSAT-2 and TCCON measurements. TCCON is a global network of Fourier transform spectrometers that measure telluric absorption spectra at infrared wavelengths. It serves as the scientific community’s standard for validating satellite-derived XCO2 and XCH4 data. Our results demonstrate that the machine learning-based quality filtering achieves a significant improvement, with data yield increasing by up to 85 % and RMSE improving by up to 30 %, compared to traditional threshold-based filtering. Furthermore, inter-comparison with the TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) indicates that the quality filtering RFC models generalise well to the full dataset, as the expected behaviour is reproduced on a global scale. Low systematic biases are essential for extracting meaningful fluxes from satellite data products. Through TCCON validation we find that all data products are within the breakthrough bias requirements set, with RMSE for XCH4 <15 ppb and XCO2 <2 ppm. We derive station-to-station biases of 4.2 ppb and 0.5 ppm for XCH4 and XCO2 respectively, and linear drift of 0.6 ppb yr−1 and 0.2 ppm yr−1 for XCH4 and XCO2 respectively. For XCH4, GOSAT-2 and TROPOMI are highly correlated with standard deviations less than 18 ppb and globally averaged biases close to 0 ppb. The inter-satellite bias between GOSAT and GOSAT-2 is significant, with an average global bias of -15 ppb. This is comparable to that seen between GOSAT and TROPOMI, consistent with our findings that GOSAT-2 and TROPOMI are in close agreement.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,046
Score d'incertitude au seuil0,092

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,002
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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.

Tête enseignante Opus0,023
Tête enseignante GPT0,247
Écart entre enseignants0,224 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
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Résumé présentoui

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