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Accès ouvert déclaré 2026 preprint

Physically Structured Target Design Improves the Robustness and Transferability of Neural Network Methane Retrievals

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Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Abstract. Artificial neural networks (ANNs) offer a computationally efficient alternative to conventional physics-based satellite retrievals of atmospheric methane (CH₄). However, the impact of target design on retrieval generalization and robustness remains unclear. Here, we develop two ANN-based column-averaged dry-air mole fraction of methane (XCH₄) retrieval frameworks from GOSAT-2 observations. The models are trained with full-physics (ANN-FP) or proxy (ANN-Proxy) retrieval products and evaluated against 2021–2022 observations and TCCON measurements. While both ANNs reproduce their training targets during training, ANN-Proxy is more stable out of sample, whereas ANN-FP shows increasing bias and drift. Mechanistic analyses using feature attribution, local gradient geometry, and environmentally conditioned perturbation modes indicate that ANN-Proxy concentrates over 97 % of its attribution within CH₄ and carbon dioxide (CO₂) absorption windows and maintains a coherent sensitivity field (mean gradient-direction similarity 0.96 versus 0.72 for ANN-FP). Furthermore, ANN-Proxy sensitivity directions are less aligned with aerosol- and albedo-induced perturbation modes, indicating reduced environmental coupling. The proxy-oriented target shapes the learned mapping to enhance robustness and transferability. These results suggest that physically structured proxy targets provide a practical strategy for rapid, stable, and operationally deployable neural-network methane retrievals in future carbon-monitoring satellite missions.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Physically Structured Target Design Improves the Robustness and Transferability of Neural Network Methane Retrievals
Date Crossref
31/08/2026
Éditeur
Copernicus GmbH
Type
posted-content

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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Les sujets associés

Atmospheric and Environmental Gas DynamicsSpectroscopy and Laser ApplicationsAtmospheric Ozone and Climate

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