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Assessment of Global Carbon Dioxide Concentration Using MODIS and GOSAT Data

机译：使用MODIS和GOSAT数据评估全球二氧化碳浓度

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Carbon dioxide (CO2) is the most important greenhouse gas (GHG) in the atmosphere and is the greatest contributor to global warming. CO2 concentration data are usually obtained from ground observation stations or from a small number of satellites. Because of the limited number of observations and the short time series of satellite data, it is difficult to monitor CO2 concentrations on regional or global scales for a long time. The use of the remote sensing data such as the Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) or Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data can overcome these problems, particularly in areas with low densities of CO2 concentration watch stations. A model based on temperature (MOD11C3), vegetation cover (MOD13C2 and MOD15A2) and productivity (MOD17A2) of MODIS (which we have named the TVP model) was developed in the current study to assess CO2 concentrations on a global scale. We assumed that CO2 concentration from the Thermal And Near infrared Sensor for carbon Observation (TANSO) aboard the Greenhouse gases Observing SATellite (GOSAT) are the true values and we used these values to check the TVP model accuracy. The results indicate that the accuracy of the TVP model is different in different continents: the greatest Pearson’s correlation coefficient (R2) was 0.75 in Eurasia (RMSE = 1.16) and South America (RMSE = 1.17); the lowest R2 was 0.57 in Australia (RMSE = 0.73). Compared with the TANSO-observed CO2 concentration (XCO2), we found that the accuracy throughout the World is between −2.56∼3.14 ppm. Potential sources of TVP model uncertainties were also analyzed and identified.
机译：二氧化碳（CO2）是大气中最重要的温室气体（GHG），并且是导致全球变暖的最大因素。通常从地面观测站或少量卫星获得CO2浓度数据。由于观测数量有限和卫星数据的时间序列短，因此很难长期监控区域或全球范围内的二氧化碳浓度。使用诸如超高分辨率高分辨率辐射计（AVHRR）或中等分辨率成像光谱仪（MODIS）数据之类的遥感数据可以克服这些问题，尤其是在CO2浓度监视站密度较低的地区。在当前研究中，开发了一个基于温度（MOD11C3），植被覆盖度（MOD13C2和MOD15A2）和生产力（MOD17A2）的模型（我们将其称为TVP模型），以评估全球范围内的CO2浓度。我们假设温室气体观测卫星（GOSAT）上的用于碳观测的热和近红外传感器（TANSO）的CO2浓度是真实值，并且我们使用这些值来检查TVP模型的准确性。结果表明，TVP模型的准确性在不同的大陆上有所不同：欧亚大陆（RMSE = 1.16）和南美（RMSE = 1.17）的最大皮尔逊相关系数（R 2 ）为0.75。在澳大利亚，最低的R 2 为0.57（RMSE = 0.73）。与TANSO观测到的CO2浓度（XCO2）相比，我们发现整个世界的精度在-2.56-3.14 ppm之间。还分析和确定了TVP模型不确定性的潜在来源。

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