• شماره ركورد
    25273
  • شماره راهنما
    MAP3 21
  • عنوان

    طبقه بندي هواويز با استفاده از داده هاي ليدار ماهواره اي بر مبناي روش هاي يادگيري ماشيني عميق

  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    مهندسي عمران نقشه برداري
  • دانشكده
    مهندسي عمران و حمل و نقل
  • تاريخ دفاع
    1404/07/27
  • صفحه شمار
    71 ص.
  • استاد راهنما
    دكتر مهران ستاري
  • كليدواژه فارسي
    ضريب خاموشي هواويز , ليدار ماهواره‌اي , EARLINET , CALIOP , نسبت ليدار , عمق نوري هواويز
  • چكيده فارسي
    چكيده طبقه‌بندي انواع هواويز‌ها در جو، براي درك نقش بنيادين آن‌ها در تغييرات اقليمي، كيفيت هوا، و چرخه‌هاي تابشي–ديناميكي از اهميت اساسي برخوردار است. در اين زمينه، ضريب خاموشي هواويز (AEC) به‌عنوان يكي از معيارهاي كليدي در پژوهش‌هاي علوم جوي محسوب مي‌شود كه اطلاعات ارزشمندي دربارهٔ غلظت و تركيب هواويزها و تأثير آن¬ها بر تابش خورشيدي، كيفيت هوا و پديده‌هاي تغيير اقليم و جو فراهم مي‌آورد. اگرچه سنجنده CALIOP نصب‌شده بر ماهواره CALIPSO پروفايل‌هاي عمودي با پيوستگي زماني بالا را ارائه مي‌دهد، اما بازيابي‌هاي AEC اين سنجنده متكي بر مجموعه‌اي از فرضيات الگوريتمي است كه دقت پايش را تحت تأثير قرار مي‌دهد. به‌منظور غلبه بر اين محدوديت، در اين رساله يك روش يادگيري عميق مبتني بر معماري ResNet پيشنهاد شده است كه پروفايل‌هاي AEC را با دقت بالاتر برآورد و بازيابي مي‌كند. اين مدل با بهره¬گيري از داده‌هاي CALIOP و اندازه‌گيري‌هاي زميني شبكهٔ EARLINET آموزش داده شد تا كارايي، قدرت پيش‌بيني و قابليت تعميم‌پذيري آن افزايش يابد. كارايي مدل پيشنهادي در چندين ايستگاه از شبكهEARLINET و در دو رويداد شاخص هواويز—طوفان گردوغبار اروپايي و خاكستر آتشفشاني كهنه، بر فراز شمال اروپا—مورد ارزيابي قرار گرفت و پايداري آن در شرايط جوي متنوع به‌نمايش گذاشته شد. مقايسهٔ عمق نوري هواويز ستوني (AOD) و نسبت ليدار (LR) استخراج‌شده از AEC برآوردي توسط مدل، با بازيابي‌هاي سطح 2 CALIOPو مشاهداتEARLINET ، برتري مدل از نظر دقت و تعميم‌پذيري را تاييد كرد. به‌طور خاص، پروفايل‌هاي باز‌پراكنش، AECو LR توليدشده توسط مدل پيشنهادي، در اعتبارسنجي با رامان ليدار EARLINET به‌طور سيستماتيك عملكرد بهتري را در مقايسه با سطح 2 CALIOP نشان دادند. برآوردهاي AODنيز همخواني بسيار بالايي با داده‌هاي EARLINET داشتند (0.98 = R^2 و 0.01 = RMSE)، در حالي‌كه مقادير متناظر براي CALIOP به‌ترتيب 0.21و 0.06 بود. علاوه بر اين، تحليل مقادير LR در رخدادهاي مورد مطالعه با ويژگي‌هاي فيزيكي و نوع و طبقه هواويز اين پديده‌ها كاملا همخواني داشت. اين امر نشان مي‌دهد كه مدل از قابليت بازنمايي رفتار پيچيدهٔ انواع هواويز‌ها در لايه‌هاي عمودي تروپوسفر اروپا و استراتوسفر پاييني برخوردار است. در مجموع، اين يافته‌ها، چارچوب پيشنهادي را به يك ابزار كارآمد براي پايش پيشرفتهٔ هواويزها و پشتيباني از مطالعات اقليم–جو در مقياس منطقه‌اي (اروپا) تبديل مي‌كند. كليدواژه‌ها: ضريب خاموشي هواويز، ليدار ماهواره‌اي، CALIOP، EARLINET، نسبت ليدار، عمق نوري هواويز
  • كليدواژه لاتين
    Aerosol Extinction Coefficient , Satellite LiDAR , CALIOP, , EARLINET , LiDAR Ratio , AOD
  • عنوان لاتين
    Aerosol classification using satellite LiDAR data based on deep machine learning methods
  • گروه آموزشي
    مهندسي نقشه برداري
  • چكيده لاتين
    Abstract The classification of atmospheric aerosol types is fundamental for understan‎ding their roles in climate change, air quality, an‎d radiative–dynamic cycles. In this context, the aerosol extinction coefficient (AEC) serves as a key parameter in atmospheric research, providing valuable insights into aerosol concentration, composition, an‎d their impacts on solar radiation, air quality, an‎d climate. Although the CALIOP sensor onboard the CALIPSO satellite offers high temporal continuity in vertical profiling, its AEC retrieva‎ls rely on a set of algorithmic assumptions that inherently limit monitoring accuracy. To address this limitation, this study proposes a deep learning approach based on the ResNet architecture to estimate an‎d retrieve AEC profiles with higher accuracy. The model was trained using CALIOP data an‎d ground-based measurements from the EARLINET network to enhance its performance, predictive capability, an‎d generalization.The effectiveness of the proposed model was eva‎luated at multiple EARLINET stations by comparing it with CALIOP Level 2 (L2) products during two representative aerosol events—an intense European dust storm an‎d aged volcanic ash transport over northern Europe. The results demonstrated the model’s robustness under diverse atmospheric conditions. Comparisons of the columnar aerosol optical depth (AOD) an‎d lidar ratio (LR) derived from the estimated AECs with both CALIOP-L2 retrieva‎ls an‎d EARLINET observations confirmed the superior accuracy an‎d generalization of the model. In particular, the backscatter, AEC, an‎d LR profiles produced by the proposed model consistently outperformed those of CALIOP-L2 when validated against EARLINET Raman lidar measurements. The estimated AODs also exhibited excellent agreement with EARLINET data (R² = 0.98 an‎d RMSE = 0.01), whereas the corresponding CALIOP values were 0.21 an‎d 0.06, respectively. Furthermore, the LR values obtained for the examined events were fully consistent with the physical characteristics, types, an‎d classifications of the aerosols involved, demonstrating the model’s capability to capture the complex behavior of various aerosol types within the vertical layers of the European troposphere an‎d lower stratosphere. Overall, these results establish the proposed framework as a powerful tool for advanced aerosol monitoring an‎d for supporting regional (European-scale) climate–atmosphere studies. Keywords: Aerosol Extinction Coefficient, Satellite LiDAR, CALIOP, EARLINET, LiDAR Ratio, AOD
  • تعداد فصل ها
    5 فصل
  • فهرست مطالب pdf
    149419
  • نويسنده

    كاوش، محمدطاهر