Forecasting North America Winter Surface Air Temperature Using Machine Learning Methods
Notice bibliographique
Résumé
Two machine learning (ML) models (Support Vector Regression and Extreme Gradient Boosting; SVR and XGBoost hereafter) have been developed to perform seasonal forecast for the winter (December–January–February, DJF) surface air temperature (SAT) in North America (NA) in this study. The seasonal forecast skills of the two ML models are evaluated in a cross-validated fashion. Forecast results from one Linear Regression (LR and hereafter) model and two Canadian dynamic climate models are used for the purpose of a comparison. In the take-one-out hindcast experiment, the two ML models and the LR model show reasonable seasonal forecast skills for the winter SAT in NA. Comparing to the two Canadian dynamic models, the two ML models and the LR model have better forecast skill for the winter SAT over the central NA which mainly get contribution of a skillful forecast of the second Empirical Orthogonal Function (EOF) mode of winter SAT over NA. In general, the SVR model and XGBoost model hindcasts show better forecast performances than LR model. However, the LR model shows less dependence on the size of the training dataset than SVR and XGBoost models. In the real forecast experiments during the period 2011-2017, compared to the two Canadian dynamic climate models, the two ML models clearly improve the forecast skill of winter SAT over northern and central NA. The results of this study suggest that ML models may provide real-time supplementary forecast tools to improve the forecast skill and may operationally facilitate the seasonal forecast of the winter climate of NA.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 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 ».