우주에서 관측된 CO2 건조 공기 몰 분율을 사용하여 집합 칼만 필터로 표면 CO2 플럭스 추정

초록. 우리는 NASA 궤도 탄소 관측소(OCO) 데이터 준비를 위해 우주에서 관측된 CO2 건조 공기 몰 분율(XCO2)로부터 8일간 지역 표면 플럭스를 추정하기 위해 집합 칼만 필터(EnKF)를 개발하고, 일련의 합성 실험을 통해 이 접근 방식을 평가했습니다. OCO의 32일간 작동 주기는 매 16일마다 짧은 파장 적외선에서의 후방 산란 태양 복사 측정에 대해 나디르 및 글린 측정 간에 교차합니다. EnKF는 144개 지리적 지역에서 8일간 CO2 표면 플럭스를 추정하기 위해 상태의 집합을 사용하여 오류 공분산을 나타냅니다. 우리는 XCO2 측정이 이전 시간 창의 표면 플럭스 정보를 포함한다는 점을 인식하여 12×8일의 지연 창을 사용합니다. 표면 CO2 플럭스를 XCO2의 대기 분포와 연결하는 관측 연산자는 다음을 포함합니다: a) GEOS-Chem 수송 모델로, 표면 플럭스를 CO2 농도의 전 세계 3D 분포와 연결하며, 이는 OCO 측정과 시간 및 위치가 일치하고 구름이 없으며 에어로졸 광 깊이가 <0.3인 경우에 샘플링됩니다; b) 나디르 및 글린 측정 간의 차이와 관련된 장면 종속 관측 오류를 고려한 CO2 프로파일을 XCO2와 연결하는 장면 종속 평균 커널. 우리는 OCO XCO2 측정이 표면 CO2 플럭스 추정의 불확실성을 크게 줄인다는 것을 보여줍니다. 글린 측정은 일반적으로 해양 CO2 플럭스 추정을 제한하는 데 더 효과적입니다. 육상의 열대지방에서의 나디르 XCO2 측정은 연중 내내 구름이나 연기로 인해 희소합니다. 글린 측정은 이웃 바다에 걸쳐 신선한 대륙 유출을 정확하게 샘플링하여 열대 육상 CO2 플럭스를 추정하는 데 가장 효과적인 제약을 제공합니다. 또한 1) 편향 및 비편향 오류, 2) 대체 작동 주기, 3) 측정 밀도 및 상관관계, 4) 추정된 플럭스 추정의 공간 해상도, 5) 지연 창의 길이 및 집합 크기를 줄임에 따라 플럭스 추정이 어떻게 변화하는지를 조사하는 민감도 실험 결과도 제공합니다. 이 원고의 개정 단계에서 OCO 기기는 2009년 2월 24일 발사 후 궤도에 도달하지 못했습니다. 여기서 제시된 EnKF 공식화는 GOSAT의 CO2 및 CH4 측정에도 적용됩니다.