Un enfoque de análisis de clúster para la estimación de la altura de la capa límite atmosférica nocturna a partir de lidar de múltiples longitudes de onda
Autores: Zhu, Zhongmin; Li, Hui; Zhou, Xiangyang; Fan, Shumin; Xu, Wenfa; Gong, Wei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La capa límite atmosférica proporciona información útil sobre la acumulación y difusión de contaminantes. Como un método rápido, se utilizan técnicas de teledetección para recuperar la altura de la capa límite atmosférica (ABLH). El lidar de detección atmosférica se ha aplicado ampliamente para recuperar la ABLH al proporcionar información sobre la distribución vertical de aerosoles. Sin embargo, estos algoritmos anteriores que dependen del cambio de gradiente son susceptibles a capas residuales. A diferencia del uso del cambio de gradiente para recuperar la ABLH, en este artículo proponemos utilizar un enfoque de análisis de clúster a través de técnicas de teledetección lidar multifuncionales debido a su creciente disponibilidad. El algoritmo de agrupamiento para datos de lidar de múltiples longitudes de onda se puede dividir en dos partes: selección de señales características y selección del clasificador. Primero, dado que la separabilidad de cada tipo de señal es diferente, la cuidadosa selección de la señal característica de entrada es importante. Proponemos utilizar la transformada de Fourier para todas las señales observadas; la señal característica más adecuada se puede determinar en función del grado de dispersión de la señal en el dominio de frecuencia. Luego, se evalúan los rendimientos de cuatro clasificadores comunes (método K-means, modelo de mezcla gaussiana, método de clúster jerárquico (HCM) y agrupamiento espacial basado en densidad de aplicaciones con ruido) comparándolos con las mediciones de radiosonda desde junio de 2015 hasta junio de 2016. Los resultados muestran que el rendimiento del clasificador HCM es el mejor en todos los estados (R = 0.84 y RMSE = 0.18 km). Los hallazgos obtenidos aquí ofrecen una visión sobre la tecnología de teledetección de ABLH.
Descripción
La capa límite atmosférica proporciona información útil sobre la acumulación y difusión de contaminantes. Como un método rápido, se utilizan técnicas de teledetección para recuperar la altura de la capa límite atmosférica (ABLH). El lidar de detección atmosférica se ha aplicado ampliamente para recuperar la ABLH al proporcionar información sobre la distribución vertical de aerosoles. Sin embargo, estos algoritmos anteriores que dependen del cambio de gradiente son susceptibles a capas residuales. A diferencia del uso del cambio de gradiente para recuperar la ABLH, en este artículo proponemos utilizar un enfoque de análisis de clúster a través de técnicas de teledetección lidar multifuncionales debido a su creciente disponibilidad. El algoritmo de agrupamiento para datos de lidar de múltiples longitudes de onda se puede dividir en dos partes: selección de señales características y selección del clasificador. Primero, dado que la separabilidad de cada tipo de señal es diferente, la cuidadosa selección de la señal característica de entrada es importante. Proponemos utilizar la transformada de Fourier para todas las señales observadas; la señal característica más adecuada se puede determinar en función del grado de dispersión de la señal en el dominio de frecuencia. Luego, se evalúan los rendimientos de cuatro clasificadores comunes (método K-means, modelo de mezcla gaussiana, método de clúster jerárquico (HCM) y agrupamiento espacial basado en densidad de aplicaciones con ruido) comparándolos con las mediciones de radiosonda desde junio de 2015 hasta junio de 2016. Los resultados muestran que el rendimiento del clasificador HCM es el mejor en todos los estados (R = 0.84 y RMSE = 0.18 km). Los hallazgos obtenidos aquí ofrecen una visión sobre la tecnología de teledetección de ABLH.