undefined

Uncertainty Quantification by Gaussian Random Fields for Point-Like Emissions from Satellite Observations

Julkaisuvuosi

2023

Tekijät

Härkönen, Teemu; Sundström, Anu-Maija; Tamminen, Johanna; Hakkarainen, Janne; Vakkilainen, Esa; Haario, Heikki

Tiivistelmä

We propose a statistical approach to estimate emissions of isolated pointlike sources by NO2 tropospheric column concentrations satellite observations. The approach is data driven; in addition to the satellite measurements it only uses available wind data and a rudimentary model for the NOx chemistry. We construct interpolated fields of the satellite observations using Gaussian random fields, which allows for a more flexible fitting of data than the more standard Gaussian plume regressions. They enable producing uncertainty quantification, even with partly obscured or missing observations. The Gaussian random field surfaces provide continuous surfaces of the satellite observations along which flux integrals are computed to simplify the problem from two-dimensional satellite observations to one-dimensional fluxes. The emission estimates are then obtained by a simple model that combines the flux and chemistry. Extensive uncertainty quantification is implemented at every step of the estimation procedure by using Markov chain Monte Carlo sampling methods. The method is verified by simulated observations and applied to a Copernicus Sentinel-5 Precursor TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) data to estimate industrial nitrogen oxide emissions from the power plants of Belchatow, Poland and Yangluo, Wuhan, China. With Belchatow, we compare the obtained emission rates against reported emissions using annually reported total emissions and available power generation data.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Ilmatieteen laitos

Sundström Anu-Maija Orcid -palvelun logo

Hakkarainen Janne Orcid -palvelun logo

Tamminen Johanna

Lappeenrannan–Lahden teknillinen yliopisto LUT

Vakkilainen Esa Orcid -palvelun logo

Haario Heikki

Härkönen Teemu

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Kustantaja

Begell House

Volyymi

13

Numero

5

Sivut

41-59

Julkaisu­foorumi

70641

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Matematiikka; Tilastotiede; Fysiikka; Geotieteet

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Julkaisumaa

Yhdysvallat (USA)

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1615/int.j.uncertaintyquantification.2023044906

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä