¿Corresponde el mol/m^2 con la tonelada y la libra?

Question

¿Cómo puedo comparar tropospheric_NO2_column_number_density(mol/m^2) de Sentinel-5p con Datos de emisiones a nivel estatal de la EPA qué unidad es Ton or lb ?

Objetivo: Mi objetivo es comparar la emisión de no2 por teledetección con la emisión de no2 de abajo hacia arriba para la generación de electricidad.

Progreso actual: He calculado la emisión total anual de no2 para California. Los datos utilizados para ello son Sentinel-5p OFFL NO2 almacenado en el motor de Google Earth. Primero tomo la suma anual de no2 (tropospheric_NO2_column_number_density) y uso gee reduceRegion para obtener la suma del nº2 anual de California.

Quiero comparar ese valor con Datos de emisiones de la EPA que contienen datos de emisiones anuales a nivel estatal. Pero el problema es tropospheric_NO2_column_number_density unidad es mol/m^2 y los datos de emisiones de la EPA en ton or lb .

Pregunta: ¿Cómo comparar estos dos valores de las diferentes unidades?

Después de buscar encontré este puesto en el foro de sentinel-5p que discute la conversión mol/m^2 a ppb. Pero esto no resuelve mi problema.

EDITAR: Después de ver la respuesta detallada de @xunilk, llegué a saber que podemos convertir mol/m^2 a lb/m^2 y mi pregunta necesita una aclaración. Si convertimos y sumamos todo el año no2 de un estado entonces la unidad de nuestro valor final será lb/m^2 . Por ejemplo, la emisión anual total de no2 de California de satélite s5p es 104 lb/m^2 . Por otro lado, nuestros datos de emisiones ascendentes describen que la emisión anual de California es 30000 ton . Entonces, ¿cómo podemos convertir este lb/m^2 valor a sólo ton ( no ton/m^2 ) y también cómo convertir lb/m^2 a lb (no lb/m^2) ? ¿Podríamos multiplicar toda el área de California en m^2 o ¿hay alguna forma de hacerlo en las imágenes de satélite?

Answer 1

Un mol de NO2 es 46,0055 g (referencia aquí ) y 1 libra es 453,592 g, por lo que el factor de conversión de mol a lbs es 0,1014 lbs/mol.

Para convertir mol/m2 a lbs/m2 en el código del fragmento de este enlace Sentinel-5p OFFL NO2 , sólo tienes que mapear sobre la colección usando este factor de conversión (0.1014 lbs/mol); como en el siguiente script modificado:

var collection = ee.ImageCollection('COPERNICUS/S5P/OFFL/L3_NO2')
  .select('tropospheric_NO2_column_number_density')
  .filterDate('2019-06-01', '2019-06-06');

var mol_to_lb = collection.map(function (image) {
  return image.multiply(0.1014);
});

var band_viz1 = {
  min: 0,
  max: 0.0002,
  palette: ['black', 'blue', 'purple', 'cyan', 'green', 'yellow', 'red']
};

var band_viz2 = {
  min: 0,
  max: 0.00002,
  palette: ['black', 'blue', 'purple', 'cyan', 'green', 'yellow', 'red']
};

Map.addLayer(collection.mean(), band_viz1, 'S5P N02_mol');
Map.addLayer(mol_to_lb.mean(), band_viz2, 'S5P N02_lbs');
Map.setCenter(65.27, 24.11, 4);

Después de ejecutar el script anterior en el editor de código GEE, el resultado fue el siguiente. Se puede observar en la pestaña Inspector, después de hacer clic en un punto arbitrario en el área del mapa, que esta conversión se realizó como se esperaba.

Nota de edición:

Basándome en tu comentario y nota de edición, he cargado en mis activos una Feature Collection para el estado de California y he modificado mi script anterior para calcular las emisiones en Tm/m2 en lugar de lbs/m2. Así, el siguiente script puede calcular las emisiones totales para el área de California en Tm (435,6976265829383 Tm) con un reductor de media.

var area = ee.FeatureCollection("users/joseguerreroa/california");

var collection = ee.ImageCollection('COPERNICUS/S5P/OFFL/L3_NO2')
  .select('tropospheric_NO2_column_number_density')
  .filterDate('2019-06-01', '2019-06-06');

var scale = collection.first()
    .projection().nominalScale();

print("pixel area", scale);

var mol_to_ton = collection.map(function (image) {
  return image.multiply(0.000046);
});

var calif_clip = mol_to_ton.mean().clip(area);

var band_viz2 = {
  min: 0,
  max: 0.000000002,
  palette: ['black', 'blue', 'purple', 'cyan', 'green', 'yellow', 'red']
};

Map.addLayer(calif_clip, band_viz2, 'S5P N02_lbs');
Map.centerObject(area, 5);

//calculating whole emission area in California m2 
var emission_area = ee.Image.pixelArea().reduceRegion({
  reducer: ee.Reducer.sum(),
  geometry: area,
  scale: 1113,
  maxPixels: 1e13
});

var california_area = emission_area.values().getInfo()[0];

print("California area", california_area);

// Reduce the region. The region parameter is the Feature geometry.
var mean_NO2_emission = calif_clip.reduceRegion({
  reducer: ee.Reducer.mean(),
  geometry: area,
  scale: 1113,
  maxPixels: 1e9
});

// The result is an emision in ton/m2.
var tot_emission = mean_NO2_emission.values().getInfo()[0];

print ("ton/m2", tot_emission);

var tot = ee.Number(tot_emission).multiply(california_area);

print("total emission(ton) of NO2 for California", tot);

Después de ejecutar el script anterior, el resultado puede ser visualizado como sigue:

Answer 2

Son unidades que miden cosas diferentes, así que para compararlas hay que hacer algunas suposiciones. El mol es una unidad proporcional a la masa, por lo que es comparable a las toneladas. Cuando se divide por m2, el número describe la distribución, no la liberación.

Lo que se podría hacer es, por ejemplo, dividir las emisiones en cada estado con la superficie del mismo. Si todo el NO2 atmosférico procede de los vertidos de producción de energía en el mismo estado, deberías obtener una cifra constante.

(por cierto, 1 mol de NO2 son 46 gramos)