【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院安徽光機(jī)所高曉明研究員、劉錕研究員團(tuán)隊(duì)在溫室氣體柱濃度高精度反演方法方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以《基于激光外差輻射計(jì)的二氧化碳柱濃度多模態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合反演方法》為題發(fā)表在國際知名期刊Sensors and Actuators B： Chemical(SCI一區(qū)， IF=7.8)。
大氣二氧化碳(CO2)作為最主要的溫室氣體之一，其高精度監(jiān)測對于全球碳收支評估和氣候變化研究具有重要意義。激光外差輻射計(jì)(LHR)因具有高光譜分辨率、體積小和成本低等優(yōu)勢，被認(rèn)為是地基溫室氣體柱濃度觀測的重要技術(shù)手段。然而，傳統(tǒng)基于全物理模型的反演方法依賴先驗(yàn)濃度廓線且計(jì)算復(fù)雜，需要反復(fù)調(diào)用輻射傳輸模型，導(dǎo)致計(jì)算成本高、實(shí)時性差，并易受初值影響產(chǎn)生偏差。
團(tuán)隊(duì)王貴師研究員和博士研究生熊昊等人提出了一種多模態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合模型(MM-LHRNet)，用于LHR觀測下的CO2柱濃度反演。該模型融合外差光譜信息、溫度與壓力廓線以及太陽天頂角等多源數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建端到端的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了多源信息的高效協(xié)同利用。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析，該方法在外場觀測中表現(xiàn)出更高的反演精度和穩(wěn)定性，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)非線性最小二乘方法。同時，該模型擺脫了對CO2先驗(yàn)廓線的依賴，反演速度較傳統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)數(shù)量級提升，顯著降低了計(jì)算成本并具備近實(shí)時應(yīng)用能力。
本研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。
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