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Enregistrement W3009129924 · doi:10.5194/esd-11-537-2020

Multivariate bias corrections of climate simulations: which benefits for which losses?

2020· article· en· W3009129924 sur OpenAlexaff
Bastien François, Mathieu Vrac, Alex J. Cannon, Yoann Robin, Denis Allard

Notice bibliographique

RevueEarth System Dynamics · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueClimate variability and models
Établissements canadiensEnvironment and Climate Change CanadaImpact
Organismes subventionnairesInstitut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'EnvironnementEuropean Commission
Mots-clésUnivariateMultivariate statisticsVariable (mathematics)Computer scienceData miningClimate modelMultivariate analysisClimate changeEconometricsStatisticsMachine learningMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract. Climate models are the major tools to study the climate system and its evolutions in the future. However, climate simulations often present statistical biases and have to be corrected against observations before being used in impact assessments. Several bias correction (BC) methods have therefore been developed in the literature over the last 2 decades, in order to adjust simulations according to historical records and obtain climate projections with appropriate statistical attributes. Most of the existing and popular BC methods are univariate, i.e., correcting one physical variable and one location at a time and, thus, can fail to reconstruct inter-variable, spatial or temporal dependencies of the observations. These remaining biases in the correction can then affect the subsequent analyses. This has led to further research on multivariate aspects for statistical postprocessing BC methods. Recently, some multivariate bias correction (MBC) methods have been proposed, with different approaches to restore multidimensional dependencies. However, these methods are not yet fully apprehended by researchers and practitioners due to differences in their applicability and assumptions, therefore leading potentially to different results. This study is intended to intercompare four existing MBCs to provide end users with aid in choosing such methods for their applications. For evaluation and illustration purposes, these methods are applied to correct simulation outputs from one climate model through a cross-validation method, which allows for the assessment of inter-variable, spatial and temporal criteria. Then, a second cross-validation method is performed for assessing the ability of the MBC methods to account for the multidimensional evolutions of the climate model. Additionally, two reference datasets are used to assess the influence of their spatial resolution on (M)BC results. Most of the methods reasonably correct inter-variable and intersite correlations. However, none of them adjust correctly the temporal structure as they generate bias-corrected data with usually weak temporal dependencies compared to observations. Major differences are found concerning the applicability and stability of the methods in high-dimensional contexts and in their capability to reproduce the multidimensional changes in the model. Based on these conclusions, perspectives for MBC developments are suggested, such as methods to adjust not only multivariate correlations but also temporal structures and allowing multidimensional evolutions of the model to be accounted for in the correction.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,008
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,036
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,041

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0080,036
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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.

Tête enseignante Opus0,041
Tête enseignante GPT0,259
Écart entre enseignants0,218 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations184
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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