Aprendizaje automático para caracterizar las emisiones de isopreno biogénico y el formaldehído atmosférico con sus impulsores ambientales en la capa límite marina
Autores: Wang, Tianyu; Wang, Shanshan; Xue, Ruibin; Tan, Yibing; Zhang, Sanbao; Gu, Chuanqi; Zhou, Bin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Aprendizaje automático para caracterizar las emisiones de isopreno biogénico y el formaldehído atmosférico con sus impulsores ambientales en la capa límite marina
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Emisiones biogénicas
Capa límite marina
Formaldehído
XGBoost
Aprendizaje automático
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
Las emisiones biogénicas oceánicas ejercen un impacto significativo en el ambiente atmosférico dentro de la capa límite marina (MBL). Este estudio emplea el método de aprendizaje automático de impulso extremo (XGBoost) y un método de agrupamiento combinado con observaciones satelitales y simulaciones de modelos para discutir los efectos de las emisiones biogénicas marinas sobre el formaldehído (HCHO) en la MBL. El estudio revela que las concentraciones columnales de HCHO alcanzaron su punto máximo en verano con 8.25 x 10 molec/cm, pero los procesos de intercambio mar-aire controlados por el viento y la temperatura de la superficie del mar (SST) hicieron que las emisiones biogénicas marinas representadas por el isopreno alcanzaran sus niveles más altos en invierno con 95.93 nmol/m/día. Se realizó un análisis por separado de los factores que influyen en las emisiones biogénicas marinas y que afectan el HCHO en la MBL. Se encontró que los tipos funcionales de fitoplancton (PFTs) y la degradación biológica tenían un impacto significativo en las emisiones biogénicas marinas, con un rango de proporción de 0.07~15.87 y 1.02~5.42 respectivamente. Se emplearon métodos de aprendizaje automático para simular el proceso de conversión de las emisiones biogénicas marinas a HCHO en la MBL. Basado en los valores SHAP del modelo de aprendizaje, los resultados de importancia indican que los factores que influyen en el HCHO de la MBL incluían principalmente NO, así como la temperatura (T) y la humedad relativa (RH). Específicamente, la influencia de NO sobre el HCHO atmosférico fue 1.3 veces mayor que la de T y 1.6 veces mayor que la de RH. La velocidad del viento afectó el HCHO al influir tanto en la emisión biogénica marina como en las condiciones físicas atmosféricas. El aumento de las emisiones biogénicas marinas en masas de aire fuertemente influenciadas por actividades humanas puede reducir los niveles de HCHO hasta cierto punto. Sin embargo, en áreas menos afectadas por actividades humanas, las emisiones biogénicas marinas pueden llevar a niveles más altos de contaminación por HCHO. Esta investigación explora el impacto de las emisiones biogénicas marinas en el estado de HCHO de la MBL bajo diferentes condiciones químicas atmosféricas, ofreciendo perspectivas significativas para comprender los procesos químicos en las atmósferas marinas.
Descripción
Las emisiones biogénicas oceánicas ejercen un impacto significativo en el ambiente atmosférico dentro de la capa límite marina (MBL). Este estudio emplea el método de aprendizaje automático de impulso extremo (XGBoost) y un método de agrupamiento combinado con observaciones satelitales y simulaciones de modelos para discutir los efectos de las emisiones biogénicas marinas sobre el formaldehído (HCHO) en la MBL. El estudio revela que las concentraciones columnales de HCHO alcanzaron su punto máximo en verano con 8.25 x 10 molec/cm, pero los procesos de intercambio mar-aire controlados por el viento y la temperatura de la superficie del mar (SST) hicieron que las emisiones biogénicas marinas representadas por el isopreno alcanzaran sus niveles más altos en invierno con 95.93 nmol/m/día. Se realizó un análisis por separado de los factores que influyen en las emisiones biogénicas marinas y que afectan el HCHO en la MBL. Se encontró que los tipos funcionales de fitoplancton (PFTs) y la degradación biológica tenían un impacto significativo en las emisiones biogénicas marinas, con un rango de proporción de 0.07~15.87 y 1.02~5.42 respectivamente. Se emplearon métodos de aprendizaje automático para simular el proceso de conversión de las emisiones biogénicas marinas a HCHO en la MBL. Basado en los valores SHAP del modelo de aprendizaje, los resultados de importancia indican que los factores que influyen en el HCHO de la MBL incluían principalmente NO, así como la temperatura (T) y la humedad relativa (RH). Específicamente, la influencia de NO sobre el HCHO atmosférico fue 1.3 veces mayor que la de T y 1.6 veces mayor que la de RH. La velocidad del viento afectó el HCHO al influir tanto en la emisión biogénica marina como en las condiciones físicas atmosféricas. El aumento de las emisiones biogénicas marinas en masas de aire fuertemente influenciadas por actividades humanas puede reducir los niveles de HCHO hasta cierto punto. Sin embargo, en áreas menos afectadas por actividades humanas, las emisiones biogénicas marinas pueden llevar a niveles más altos de contaminación por HCHO. Esta investigación explora el impacto de las emisiones biogénicas marinas en el estado de HCHO de la MBL bajo diferentes condiciones químicas atmosféricas, ofreciendo perspectivas significativas para comprender los procesos químicos en las atmósferas marinas.