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Enregistrement W3087051764 · doi:10.5194/esd-11-807-2020

An investigation of weighting schemes suitable for incorporating large ensembles into multi-model ensembles

2020· article· en· W3087051764 sur OpenAlexaboutno aff
Anna Merrifield, Lukas Brunner, Ruth Lorenz, Iselin Medhaug, Reto Knutti

Notice bibliographique

RevueEarth System Dynamics · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueClimate variability and models
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésWeightingCoupled model intercomparison projectEnsemble forecastingEnsemble averageEarth system scienceClimatologyEnvironmental scienceComputer scienceClimate modelEconometricsMeteorologyClimate changeMathematicsArtificial intelligenceGeologyPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract. Multi-model ensembles can be used to estimate uncertainty in projections of regional climate, but this uncertainty often depends on the constituents of the ensemble. The dependence of uncertainty on ensemble composition is clear when single-model initial condition large ensembles (SMILEs) are included within a multi-model ensemble. SMILEs allow for the quantification of internal variability, a non-negligible component of uncertainty on regional scales, but may also serve to inappropriately narrow uncertainty by giving a single model many additional votes. In advance of the mixed multi-model, the SMILE Coupled Model Intercomparison version 6 (CMIP6) ensemble, we investigate weighting approaches to incorporate 50 members of the Community Earth System Model (CESM1.2.2-LE), 50 members of the Canadian Earth System Model (CanESM2-LE), and 100 members of the MPI Grand Ensemble (MPI-GE) into an 88-member Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) ensemble. The weights assigned are based on ability to reproduce observed climate (performance) and scaled by a measure of redundancy (dependence). Surface air temperature (SAT) and sea level pressure (SLP) predictors are used to determine the weights, and relationships between present and future predictor behavior are discussed. The estimated residual thermodynamic trend is proposed as an alternative predictor to replace 50-year regional SAT trends, which are more susceptible to internal variability. Uncertainty in estimates of northern European winter and Mediterranean summer end-of-century warming is assessed in a CMIP5 and a combined SMILE–CMIP5 multi-model ensemble. Five different weighting strategies to account for the mix of initial condition (IC) ensemble members and individually represented models within the multi-model ensemble are considered. Allowing all multi-model ensemble members to receive either equal weight or solely a performance weight (based on the root mean square error (RMSE) between members and observations over nine predictors) is shown to lead to uncertainty estimates that are dominated by the presence of SMILEs. A more suitable approach includes a dependence assumption, scaling either by 1∕N, the number of constituents representing a “model”, or by the same RMSE distance metric used to define model performance. SMILE contributions to the weighted ensemble are smallest (<10 %) when a model is defined as an IC ensemble and increase slightly (<20 %) when the definition of a model expands to include members from the same institution and/or development stream. SMILE contributions increase further when dependence is defined by RMSE (over nine predictors) amongst members because RMSEs between SMILE members can be as large as RMSEs between SMILE members and other models. We find that an alternative RMSE distance metric, derived from global SAT and hemispheric SLP climatology, is able to better identify IC members in general and SMILE members in particular as members of the same model. Further, more subtle dependencies associated with resolution differences and component similarities are also identified by the global predictor set.

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)0,015
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: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,015
Score d'incertitude au seuil0,082

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0150,036
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,028
Tête enseignante GPT0,252
Écart entre enseignants0,224 · 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

Citations82
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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