Applying machine learning for drought prediction in a perfect model framework using data from a large ensemble of climate simulations
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. There is a strong scientific and social interest in understanding the factors leading to extreme events in order to improve the management of risks associated with hazards like droughts. In this study, artificial neural networks are applied to predict the occurrence of a drought in two contrasting European domains, Munich and Lisbon, with a lead time of 1 month. The approach takes into account a list of 28 atmospheric and soil variables as input parameters from a single-model initial-condition large ensemble (CRCM5-LE). The data were produced in the context of the ClimEx project by Ouranos, with the Canadian Regional Climate Model (CRCM5) driven by 50 members of the Canadian Earth System Model (CanESM2). Drought occurrence is defined using the standardized precipitation index. The best-performing machine learning algorithms manage to obtain a correct classification of drought or no drought for a lead time of 1 month for around 55 %–57 % of the events of each class for both domains. Explainable AI methods like SHapley Additive exPlanations (SHAP) are applied to understand the trained algorithms better. Variables like the North Atlantic Oscillation index and air pressure 1 month before the event prove essential for the prediction. The study shows that seasonality strongly influences the performance of drought prediction, especially for the Lisbon domain.
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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 | 0,002 | 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 ».