Increasingly frequent wildfires significantly affect solar energy production as the atmospheric aerosols generated by wildfires diminish the incoming solar radiation to the earth. Atmospheric aerosols are measured by Aerosol Optical Depth (AOD), and AOD data streams can be retrieved and monitored by geostationary satellites. However, multi-source remote-sensing data streams often present heterogeneous characteristics, including different data missing rates, measurement errors, systematic biases, and so on. To accurately estimate and predict the underlying AOD propagation process, there exist practical needs and theoretical interests to propose a physics-informed statistical approach for modeling wildfire AOD propagation by simultaneously utilizing, or fusing, multi-source heterogeneous satellite remote-sensing data streams. Leveraging a spectral approach, the proposed approach integrates multi-source satellite data streams with a fundamental advection-diffusion equation that governs the AOD propagation process. A bias correction process is included in the statistical model to account for the bias of the physics model and the truncation error of the Fourier series. The proposed approach is applied to California wildfires AOD data streams obtained from the National Oceanic and Atmospheric Administration. Comprehensive numerical examples are provided to demonstrate the predictive capabilities and model interpretability of the proposed approach. Computer code has been made available on GitHub.


翻译:随着野火产生的大气气溶胶减少向地球的太阳辐射,大气气溶胶由气溶胶光学光学深度测量,大气层数据流可以由地球静止卫星检索和监测,然而,多源遥感数据流往往呈现不同的特点,包括不同的数据缺失率、测量错误、系统偏向等不同数据缺失率、测量错误、系统偏向等。为了准确估计和预测AOD传播过程,由于野火产生的大气气溶胶将减少向地球的太阳辐射辐射辐射,因此对太阳能生产产生了重大影响。大气大气和气象局的多源不同卫星遥感数据流同时或同时使用或引信来测量,大气大气气相光学,大气气相光学气相光学测量气流测量大气气态,对多源卫星数据流与指导AODD传播过程的基本对映分化方程式进行整合。统计模型中包括了偏差修正过程,以说明物理模型的偏差和Fourier系列的电解错误。拟议方法适用于从美国海洋和大气管理局获得的ADD数据流。利用光学方法,提供了多种数字实例,用以说明预测能力,并解释。

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