Published January 1, 2016
| Version v1
Publication
Open
An Improved Method for Monitoring Fine Particulate Matter Mass Concentrations via Satellite Remote Sensing
- 1. Peking University
- 2. Hong Kong University of Science and Technology
- 3. University of Hong Kong
Description
Ground level monitoring of Particulate Matter (PM) is limited by spatial coverage and resolution, in spite of possessing high temporal resolution and accuracy. Atmospheric Aerosol Optical Depth (AOD), a product of space-borne remote sensing, has shown significant potential for estimating ground level PM concentrations. Several approaches have been used to improve the correlation between AOD-PM by providing corrections for the aerosol vertical profile and ground level humidity. However, the effects of the vertical profile of humidity and aerosol size on the AOD-PM relationship requires further study. In this paper, we propose a method for developing an AOD-PM2.5 relationship by retrieving the vertical profile of relative humidity via ground observation data and aerosol size distribution in Beijing. Moreover, a series of Hanel growth coefficients (γ) are applied to determine the specific value, which maximizes the correlation. The results show that applying our proposed method can improve the correlation from R = 0.610 to R = 0.707 for Terra and R = 0.707 to 0.752 for Aqua. The best correlations were obtained for γ = 1.2 and 1.3 for Terra and Aqua, respectively. A good correlation (R = 0.8) between ground based and MODIS based PM2.5 measurements, together with employing MODIS to predict true air pollution levels (65% accuracy), suggests that the vertical profile of RH derived via ground level observation and aerosol size should be considered and applied to models in future studies, which utilize satellite data for air pollution monitoring and controlling.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يقتصر رصد مستوى سطح الأرض لمواد الجسيمات على التغطية المكانية والدقة، على الرغم من امتلاك دقة ودقة زمنية عالية. أظهر العمق البصري للهباء الجوي (AOD)، وهو نتاج للاستشعار عن بعد المحمول في الفضاء، إمكانات كبيرة لتقدير تركيزات PM على مستوى الأرض. تم استخدام العديد من الأساليب لتحسين العلاقة بين AOD - PM من خلال توفير تصحيحات للملف الرأسي للهباء الجوي والرطوبة على مستوى الأرض. ومع ذلك، فإن تأثيرات المظهر الرأسي للرطوبة وحجم الهباء الجوي على علاقة AOD - PM تتطلب مزيدًا من الدراسة. في هذه الورقة، نقترح طريقة لتطوير علاقة AOD-PM2.5 من خلال استرجاع المظهر الرأسي للرطوبة النسبية عبر بيانات المراقبة الأرضية وتوزيع حجم الهباء الجوي في بكين. علاوة على ذلك، يتم تطبيق سلسلة من معاملات نمو هانل (γ) لتحديد القيمة المحددة، مما يزيد من الارتباط. تظهر النتائج أن تطبيق طريقتنا المقترحة يمكن أن يحسن الارتباط من R = 0.610 إلى R = 0.707 لتيرا و R = 0.707 إلى 0.752 لأكوا. تم الحصول على أفضل الارتباطات لـ γ = 1.2 و 1.3 لتيرا وأكوا، على التوالي. يشير الارتباط الجيد (R = 0.8) بين قياسات PM2.5 الأرضية وقياسات MODIS، جنبًا إلى جنب مع استخدام MODIS للتنبؤ بمستويات تلوث الهواء الحقيقية (دقة 65 ٪)، إلى أنه ينبغي النظر في المظهر الرأسي للصحة الإنجابية المستمد من مراقبة مستوى الأرض وحجم الهباء الجوي وتطبيقه على النماذج في الدراسات المستقبلية، والتي تستخدم بيانات الأقمار الصناعية لرصد تلوث الهواء والتحكم فيه.Translated Description (French)
La surveillance au niveau du sol des particules (PM) est limitée par la couverture et la résolution spatiales, malgré une résolution et une précision temporelles élevées. La profondeur optique des aérosols atmosphériques (AOD), un produit de la télédétection spatiale, a montré un potentiel important pour l'estimation des concentrations de particules au niveau du sol. Plusieurs approches ont été utilisées pour améliorer la corrélation entre l'AOD-PM en fournissant des corrections pour le profil vertical de l'aérosol et l'humidité au niveau du sol. Cependant, les effets du profil vertical de l'humidité et de la taille des aérosols sur la relation AOD-PM nécessitent une étude plus approfondie. Dans cet article, nous proposons une méthode pour développer une relation AOD-PM2.5 en récupérant le profil vertical de l'humidité relative via les données d'observation au sol et la distribution de la taille des aérosols à Pékin. De plus, une série de coefficients de croissance de Hanel (γ) sont appliqués pour déterminer la valeur spécifique, ce qui maximise la corrélation. Les résultats montrent que l'application de notre méthode proposée peut améliorer la corrélation de R = 0,610 à R = 0,707 pour Terra et R = 0,707 à 0,752 pour Aqua. Les meilleures corrélations ont été obtenues pour γ = 1,2 et 1,3 pour Terra et Aqua, respectivement. Une bonne corrélation (R = 0,8) entre les mesures de PM2,5 au sol et celles basées sur MODIS, ainsi que l'utilisation de MODIS pour prédire les niveaux réels de pollution atmosphérique (précision de 65 %), suggèrent que le profil vertical de HR dérivé de l'observation au niveau du sol et de la taille des aérosols devrait être pris en compte et appliqué aux modèles dans les études futures, qui utilisent des données satellitaires pour la surveillance et le contrôle de la pollution atmosphérique.Translated Description (Spanish)
El monitoreo a nivel del suelo de la materia particulada (PM) está limitado por la cobertura y resolución espacial, a pesar de poseer una alta resolución y precisión temporal. La profundidad óptica del aerosol atmosférico (AOD), un producto de la teledetección espacial, ha mostrado un potencial significativo para estimar las concentraciones de PM a nivel del suelo. Se han utilizado varios enfoques para mejorar la correlación entre AOD-PM al proporcionar correcciones para el perfil vertical del aerosol y la humedad a nivel del suelo. Sin embargo, los efectos del perfil vertical de la humedad y el tamaño del aerosol en la relación AOD-PM requieren un estudio adicional. En este documento, proponemos un método para desarrollar una relación AOD-PM2.5 mediante la recuperación del perfil vertical de la humedad relativa a través de datos observados en el suelo y la distribución del tamaño del aerosol en Beijing. Además, se aplica una serie de coeficientes de crecimiento de Hanel (γ) para determinar el valor específico, lo que maximiza la correlación. Los resultados muestran que la aplicación de nuestro método propuesto puede mejorar la correlación de R = 0,610 a R = 0,707 para Terra y de R = 0,707 a 0,752 para Aqua. Las mejores correlaciones se obtuvieron para γ = 1.2 y 1.3 para Terra y Aqua, respectivamente. Una buena correlación (R = 0.8) entre las mediciones de PM2.5 basadas en tierra y basadas en MODIS, junto con el empleo de MODIS para predecir los niveles reales de contaminación del aire (65% de precisión), sugiere que el perfil vertical de la HR derivado de la observación a nivel del suelo y el tamaño del aerosol debe considerarse y aplicarse a modelos en estudios futuros, que utilizan datos satelitales para el monitoreo y control de la contaminación del aire.Files
14_AAQR-15-06-OA-0424_1081-1092.pdf.pdf
Files
(16.2 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:48c42201b17d6596a3e0e5e3fa5113b0
|
16.2 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- طريقة محسنة لرصد تركيزات كتلة الجسيمات الدقيقة عبر الاستشعار عن بعد بالأقمار الصناعية
- Translated title (French)
- Une méthode améliorée pour surveiller les concentrations massiques de particules fines par télédétection par satellite
- Translated title (Spanish)
- Un método mejorado para monitorear las concentraciones de masa de partículas finas a través de la teledetección satelital
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2320416165
- DOI
- 10.4209/aaqr.2015.06.0424
References
- https://openalex.org/W1599651906
- https://openalex.org/W1645754898
- https://openalex.org/W1880696298
- https://openalex.org/W1970095424
- https://openalex.org/W1970486901
- https://openalex.org/W1970809251
- https://openalex.org/W1972585310
- https://openalex.org/W1974279982
- https://openalex.org/W1979268012
- https://openalex.org/W1980798976
- https://openalex.org/W1982185111
- https://openalex.org/W1986515151
- https://openalex.org/W1987098847
- https://openalex.org/W1987337512
- https://openalex.org/W1996496702
- https://openalex.org/W1998402226
- https://openalex.org/W2010821940
- https://openalex.org/W2017999297
- https://openalex.org/W2021879224
- https://openalex.org/W2024475331
- https://openalex.org/W2027409234
- https://openalex.org/W2027533663
- https://openalex.org/W2029796035
- https://openalex.org/W2031528200
- https://openalex.org/W2039874658
- https://openalex.org/W2054806977
- https://openalex.org/W2058665969
- https://openalex.org/W2066375491
- https://openalex.org/W2067129339
- https://openalex.org/W2067726355
- https://openalex.org/W2070861023
- https://openalex.org/W2080928118
- https://openalex.org/W2092968633
- https://openalex.org/W2102553184
- https://openalex.org/W2103559788
- https://openalex.org/W2103977502
- https://openalex.org/W2107045929
- https://openalex.org/W2108162680
- https://openalex.org/W2108578064
- https://openalex.org/W2110673467
- https://openalex.org/W2112335693
- https://openalex.org/W2127603271
- https://openalex.org/W2128049102
- https://openalex.org/W2129801807
- https://openalex.org/W2135548528
- https://openalex.org/W2153716878
- https://openalex.org/W2162982697
- https://openalex.org/W2166525661
- https://openalex.org/W2170065630
- https://openalex.org/W2174435849
- https://openalex.org/W2175111766
- https://openalex.org/W2256433610
- https://openalex.org/W3027155465