Multi-model ensemble analysis integrates information from multiple climate models into a unified projection. However, existing integration approaches based on model averaging can dilute fine-scale spatial information and incur bias from rescaling low-resolution climate models. We propose a statistical approach, called NN-GPR, using Gaussian process regression (GPR) with an infinitely wide deep neural network based covariance function. NN-GPR requires no assumptions about the relationships between models, no interpolation to a common grid, no stationarity assumptions, and automatically downscales as part of its prediction algorithm. Model experiments show that NN-GPR can be highly skillful at surface temperature and precipitation forecasting by preserving geospatial signals at multiple scales and capturing inter-annual variability. Our projections particularly show improved accuracy and uncertainty quantification skill in regions of high variability, which allows us to cheaply assess tail behavior at a 0.44$^\circ$/50 km spatial resolution without a regional climate model (RCM). Evaluations on reanalysis data and SSP245 forced climate models show that NN-GPR produces similar, overall climatologies to the model ensemble while better capturing fine scale spatial patterns. Finally, we compare NN-GPR's regional predictions against two RCMs and show that NN-GPR can rival the performance of RCMs using only global model data as input.


翻译:然而,基于模型平均值的现有一体化方法可以冲淡微规模的空间信息,并引起低分辨率气候模型的偏差。我们建议采用称为NN-GPR(GPR)的统计方法,使用高斯进程回归(GPR),使用无限宽度的深神经网络共变量功能。NN-GPR不要求假设各种模型之间的关系,不对共同电网进行内插,不作静止假设,以及自动下调尺度作为其预测算法的一部分。模型实验表明,NNNGPR通过在多个规模上保持地理空间信号和捕捉年际变异性,对地表温度和降水量预报具有高度的技巧。我们的预测特别表明,在高变异性区域,精确性和不确定性的量化技能有所提高,使我们能够在没有区域气候模型的情况下,以0.44 ⁇ circ$50公里的空间分辨率来廉价地评估尾部行为。关于再分析数据的评价和SSP245强制气候模型表明,NNGPR能够以更精确、整体的气候模型比标,同时,我们可以更好地将RRCMS-MS-S-S-S-S-S

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
专知会员服务
60+阅读 · 2020年3月19日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月17日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月14日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月14日
VIP会员
相关VIP内容
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
专知会员服务
60+阅读 · 2020年3月19日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
相关资讯
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员