Urban nitrogen dioxide ($NO_2$) is a key indicator of combustion-related air pollution and exhibits strong spatial and temporal variability in cities. This study presents a satellite-based framework for tracking urban $NO_2$ pollution using tropospheric column observations from Sentinel-5P/TROPOMI over Guayas Province, Ecuador. Rather than estimating surface concentrations, the methodology emphasizes robust distributional metrics, including the median and upper-tail percentiles ($P_{90}$, $P_{95}$, and $P_{99}$), to characterize background conditions and localized pollution extremes at the canton scale. Multi-year satellite observations are aggregated annually and analyzed using unsupervised K-means clustering to identify characteristic pollution regimes without predefined thresholds. Results show that highly urbanized cantons consistently exhibit elevated extreme $NO_2$ values and greater variability, while less urbanized areas display lower and more homogeneous patterns. The proposed approach provides an interpretable and scalable tool for urban air-quality assessment in data-scarce regions using satellite observations alone. The implementation is publicly available on GitHub https://hvelesaca.github.io/sentinel-5P-clustering/.


翻译:城市中的二氧化氮($NO_2$)是燃烧相关空气污染的关键指标,且在城区内表现出显著的时空变化性。本研究提出一种基于卫星的框架,利用Sentinel-5P/TROPOMI的对流层柱浓度观测数据,追踪厄瓜多尔瓜亚斯省的城市$NO_2$污染。该方法不依赖于估算地表浓度,而是强调使用稳健的分布指标——包括中位数及上尾百分位数($P_{90}$、$P_{95}$和$P_{99}$)——来表征省级行政区尺度下的背景条件与局部污染极端值。通过整合多年卫星观测数据的年度聚合结果,并采用无监督的K均值聚类分析,无需预设阈值即可识别典型的污染模式。结果显示,高度城市化区域始终呈现出更高的$NO_2$极端值与更强的变异性,而城市化程度较低的区域则表现为更低的污染水平与更均匀的空间分布。该研究提出的框架仅依赖卫星观测,即可为数据稀缺区域的城市空气质量评估提供一种可解释且可扩展的工具。相关实现代码已在GitHub上公开,可通过 https://hvelesaca.github.io/sentinel-5P-clustering/ 获取。

0
下载
关闭预览

相关内容

战场环境灾害天气信息保障技术及其发展趋势
专知会员服务
33+阅读 · 2024年3月22日
用PyTorch做物体检测和追踪
AI研习社
12+阅读 · 2019年1月6日
AI如何帮助卫星遥感释放价值?
未来论坛
19+阅读 · 2018年8月8日
讲透RCNN, Fast-RCNN, Faster-RCNN,将CNN用于目标检测
数据挖掘入门与实战
18+阅读 · 2018年4月20日
基于区域的目标检测——细粒度
计算机视觉战队
14+阅读 · 2018年2月1日
论文笔记:多任务相关粒子滤波跟踪器
统计学习与视觉计算组
10+阅读 · 2017年7月7日
讲堂|郑宇:多源数据融合与时空数据挖掘(下)
微软研究院AI头条
18+阅读 · 2017年4月18日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关VIP内容
战场环境灾害天气信息保障技术及其发展趋势
专知会员服务
33+阅读 · 2024年3月22日
相关资讯
用PyTorch做物体检测和追踪
AI研习社
12+阅读 · 2019年1月6日
AI如何帮助卫星遥感释放价值?
未来论坛
19+阅读 · 2018年8月8日
讲透RCNN, Fast-RCNN, Faster-RCNN,将CNN用于目标检测
数据挖掘入门与实战
18+阅读 · 2018年4月20日
基于区域的目标检测——细粒度
计算机视觉战队
14+阅读 · 2018年2月1日
论文笔记:多任务相关粒子滤波跟踪器
统计学习与视觉计算组
10+阅读 · 2017年7月7日
讲堂|郑宇:多源数据融合与时空数据挖掘(下)
微软研究院AI头条
18+阅读 · 2017年4月18日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员