High-resolution satellite imagery is critical for observing fine-scale cloud structures that inform weather modification strategies like cloud seeding for rain-enhancement. However, the spatial resolution of current geostationary and polar-orbiting satellites is often insufficient for capturing small cloud features. Current super-resolution methodologies are suited for natural images and, therefore, struggle to generalize to satellite-captured spectral images of cloud cover. To address this, we propose a two-stage diffusion-based super-resolution framework to enhance the resolution of multi-spectral cloud microstructures by a factor of $4\times$. Specifically, we use inverse diffusion to recover the high resolution properties from low resolution. Stage 1 utilizes real-world paired data to learn robust degradation handling and inter-sensor alignment, while Stage 2 employs a self-supervised internal downgrading of high resolution data to refine structural learning and texture synthesis. Our approach outperforms the state-of-the-art transformer and diffusion-based baselines in both reconstruction accuracy and visual quality. We demonstrate that the two-stage method better captures fine cloud microstructures (e.g. convective turrets and cloud gaps) that are crucial for effective cloud seeding decisions. Ablation studies confirm the complementary benefits of the two stages: Stage 1 excels in coarse structural fidelity, while Stage 2 contributes enhanced detail and realism. These results highlight a practical path toward improving cloud microphysics analysis and as a step towards utilizing AI for climate and sustainability. Our code and models are publicly available at: https://github.com/hananshafi/superresolution-cloud-microphysics.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

遥感影像云检测和云去除方法综述
专知会员服务
23+阅读 · 2024年6月4日
遥感图像云检测方法综述
专知会员服务
35+阅读 · 2023年1月28日
八篇 ICCV 2019 【图神经网络(GNN)+CV】相关论文
专知会员服务
30+阅读 · 2020年1月10日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
【泡泡点云时空】PointConv: 3D点云的深度卷积网络
泡泡机器人SLAM
23+阅读 · 2019年6月12日
【泡泡点云时空】集成深度语义分割的3D点云配准
泡泡机器人SLAM
28+阅读 · 2018年11月24日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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
相关主题
最新内容
受限仓库多智能体取送中的动态安全等待点选择
《国防技术管理》印度智库报告最新45页
专知会员服务
3+阅读 · 8月28日
《美陆军最新条令:保障行动》
专知会员服务
4+阅读 · 8月28日
算法战场:人工智能如何重新定义军事力量
专知会员服务
6+阅读 · 8月28日
《北约联邦式电子战云架构》
专知会员服务
6+阅读 · 8月27日
《美陆军野战手册:空域管理战术》
专知会员服务
10+阅读 · 8月27日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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