Estimation of daily NO2 with explainable machine learning model in China, 2007–2020

均方误差 背景(考古学) 普通最小二乘法 外推法 环境科学 卫星 统计 气象学 大气科学 数学 地理 工程类 地质学 航空航天工程 考古
作者
Yanchuan Shao,Wei Zhao,Riyang Liu,Jianxun Yang,Miaomiao Liu,Wen Fang,Litiao Hu,Matthew D. Adams,Jun Bi,Zongwei Ma
出处
期刊:Atmospheric Environment [Elsevier]
卷期号:314: 120111-120111
标识
DOI:10.1016/j.atmosenv.2023.120111
摘要

Surface nitrogen dioxide (NO2) is an effective indicator of anthropogenic combustion and is associated with regional burden of disease. Though satellite-borne column NO2 is widely used to acquire surface concentration through the integration of sophisticated models, long-term and full-coverage estimation is hindered by the incomplete retrieval of satellite data. Moreover, the mechanical relationship between surface and tropospheric NO2 is often ignored in the context of machine learning (ML) approach. Here we develop a gap-filling method to obtain full-coverage column NO2 by fusing satellite data from different sources. The surface NO2 is then estimated during 2007–2020 in China using the XGBoost model, with daily out-of-sample cross-validation (CV) R2 of 0.75 and root-mean-square error (RMSE) of 9.11 μg/m3. The back-extrapolation performance is verified through by-year CV (daily R2 = 0.60 and RMSE = 11.46 μg/m3) and external estimations in Taiwan before 2013 (daily R2 = 0.69 and RMSE = 8.59 μg/m3). We explore the variable impacts in three hotspots of eastern China through SHAP (Shapley additive explanation) values. We find the driving contributions of column NO2 to the variation of ground pollution during 2007–2020 (average SHAP = 5.09 μg/m3 compared with the baseline concentration of 33.39 μg/m3). The estimated effect is also compared with ordinary least squares (OLS) model to provide a straightforward understanding. We demonstrate the employment of explainable ML model is beneficial to comprehend the coupled relationship in surface NO2 change.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
llihau发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
充电宝应助机灵雅寒采纳,获得10
3秒前
情怀应助zz采纳,获得10
3秒前
敏感初露完成签到,获得积分10
5秒前
13秒前
感动的笑翠完成签到,获得积分10
14秒前
ccchengzi发布了新的文献求助10
16秒前
李健的粉丝团团长应助Hshi采纳,获得10
17秒前
zz发布了新的文献求助10
19秒前
22秒前
直率若菱完成签到,获得积分20
24秒前
江辰戏发布了新的文献求助10
28秒前
33秒前
33秒前
hcjxj完成签到,获得积分10
33秒前
36秒前
38秒前
yang发布了新的文献求助10
39秒前
orixero应助pgg采纳,获得10
39秒前
英俊的铭应助江辰戏采纳,获得10
40秒前
JamesPei应助专注难敌采纳,获得10
40秒前
光年外发布了新的文献求助30
41秒前
聪慧的清完成签到,获得积分20
44秒前
orixero应助yang采纳,获得10
45秒前
茗溪完成签到 ,获得积分10
46秒前
46秒前
高兴静枫发布了新的文献求助10
48秒前
宣灵薇发布了新的文献求助20
49秒前
小狗完成签到,获得积分10
49秒前
M1982完成签到,获得积分10
49秒前
共享精神应助zy采纳,获得10
50秒前
51秒前
52秒前
52秒前
hhhh应助科研通管家采纳,获得10
55秒前
55秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
55秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
55秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
55秒前
高分求助中
请在求助之前详细阅读求助说明!!!! 20000
One Man Talking: Selected Essays of Shao Xunmei, 1929–1939 1000
The Three Stars Each: The Astrolabes and Related Texts 900
Yuwu Song, Biographical Dictionary of the People's Republic of China 700
[Lambert-Eaton syndrome without calcium channel autoantibodies] 520
Bernd Ziesemer - Maos deutscher Topagent: Wie China die Bundesrepublik eroberte 500
A radiographic standard of reference for the growing knee 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2471525
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2138066
关于积分的说明 5448332
捐赠科研通 1862072
什么是DOI,文献DOI怎么找? 926029
版权声明 562747
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 495308