Stochastic downscaling of precipitation with neural network conditional mixture models
Notice bibliographique
Résumé
We present a new class of stochastic downscaling models, the conditional mixture models (CMMs), which builds on neural network models. CMMs are mixture models whose parameters are functions of predictor variables. These functions are implemented with a one‐layer feed‐forward neural network. By combining the approximation capabilities of mixtures and neural networks, CMMs can, in principle, represent arbitrary conditional distributions. We evaluate the CMMs at downscaling precipitation data at three stations in the French Mediterranean region. A discrete (Dirac) component is included in the mixture to handle the “no‐rain” events. Positive rainfall is modeled with a mixture of continuous densities, which can be either Gaussian, log‐normal, or hybrid Pareto (an extension of the generalized Pareto). CMMs are stochastic weather generators in the sense that they provide a model for the conditional density of local variables given large‐scale information. In this study, we did not look for the most appropriate set of predictors, and we settled for a decent set as the basis to compare the downscaling models. The set of predictors includes the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalyses sea level pressure fields on a 6 × 6 grid cell region surrounding the stations plus three date variables. We compare the three distribution families of CMMs with a simpler benchmark model, which is more common in the downscaling community. The difference between the benchmark model and CMMs is that positive rainfall is modeled with a single Gamma distribution. The results show that CMM with hybrid Pareto components outperforms both the CMM with Gaussian components and the benchmark model in terms of log‐likelihood. However, there is no significant difference with the log‐normal CMM. In general, the additional flexibility of mixture models, as opposed to using a single distribution, allows us to better represent the distribution of rainfall, both in the central part and in the upper tail.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».