Development and validation of a supervised machine learning radar Doppler spectra peak-finding algorithm
Notice bibliographique
Résumé
In many types of clouds, multiple hydrometeor populations can be present at the same time and height. Studying the evolution of these different hydrometeors in a time–height perspective can give valuable information on cloud particle composition and microphysical growth processes. However, as a prerequisite, the number of different hydrometeor types in a certain cloud volume needs to be quantified. This can be accomplished using cloud radar Doppler velocity spectra from profiling cloud radars if the different hydrometeor types have sufficiently different terminal fall velocities to produce individual Doppler spectrum peaks. Here we present a newly developed supervised machine learning radar Doppler spectra peak-finding algorithm (named PEAKO). In this approach, three adjustable parameters (spectrum smoothing span, prominence threshold, and minimum peak width at half-height) are varied to obtain the set of parameters which yields the best agreement of user-classified and machine-marked peaks. The algorithm was developed for Ka-band ARM zenith-pointing radar (KAZR) observations obtained in thick snowfall systems during the Atmospheric Radiation Measurement Program (ARM) mobile facility AMF2 deployment at Hyytiälä, Finland, during the Biogenic Aerosols – Effects on Clouds and Climate (BAECC) field campaign. The performance of PEAKO is evaluated by comparing its results to existing Doppler peak-finding algorithms. The new algorithm consistently identifies Doppler spectra peaks and outperforms other algorithms by reducing noise and increasing temporal and height consistency in detected features. In the future, the PEAKO algorithm will be adapted to other cloud radars and other types of clouds consisting of multiple hydrometeors in the same cloud volume.
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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 | 0,003 | 0,007 |
| 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 | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 ».