Machine Learning has become a pervasive tool in climate science applications. However, current models fail to address nonstationarity induced by anthropogenic alterations in greenhouse emissions and do not routinely quantify the uncertainty of proposed projections. In this paper, we model the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) which is of major importance to climate in Europe and the US East Coast by transporting warm water to these regions, and has the potential for abrupt collapse. We can generate arbitrarily extreme climate scenarios through arbitrary time scales which we then predict using neural networks. Our analysis shows that the AMOC is predictable using neural networks under a diverse set of climate scenarios. Further experiments reveal that MLPs and Deep Ensembles can learn the physics of the AMOC instead of imitating its progression through autocorrelation. With quantified uncertainty, an intriguing pattern of "spikes" before critical points of collapse in the AMOC casts doubt on previous analyses that predicted an AMOC collapse within this century. Our results show that Bayesian Neural Networks perform poorly compared to more dense architectures and care should be taken when applying neural networks to nonstationary scenarios such as climate projections. Further, our results highlight that big NN models might have difficulty in modeling global Earth System dynamics accurately and be successfully applied in nonstationary climate scenarios due to the physics being challenging for neural networks to capture.


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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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