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Enregistrement W4220692907 · doi:10.5194/egusphere-egu22-5949

Towards forecast-based attribution of isolated extreme events: perturbed initial condition simulations of the Pacific Northwest heatwave

2022· preprint· en· W4220692907 sur OpenAlexaboutno aff
Nicholas Leach, Christopher D. Roberts, T. S. Palmer, Myles Allen, Antje Weisheimer

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueMeteorological Phenomena and Simulations
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNatural Environment Research CouncilSight Research UK
Mots-clésAttributionClimatologyCounterfactual thinkingClimate modelEnvironmental scienceExtreme weatherGeneral Circulation ModelMeteorologyClimate changeRobustness (evolution)GeographyOceanographyChemistryGeologyPsychology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Here we explore the use of “counterfactual” weather forecasts, using perturbed initial condition runs of a state-of-the-art high-resolution coupled ocean-atmosphere-sea-ice ensemble NWP system, for the attribution of extreme weather events to anthropogenic climate change. We use the “record-shattering” heatwave experienced by Western North America during summer 2021 as a case study - though our forecast-based approach is applicable to other events. Since we cannot make direct observations of a world without human influence on climate, all approaches to extreme event attribution involve some kind of modelling, either statistical or numerical. Both approaches struggle with the most extreme weather events, which are poorly represented in both observational records and the climate models normally used for attribution studies. Recognising the compromises involved, researchers have traditionally relied on comparing results from several different approaches to assess the robustness of conclusions. We argue that a better approach would be to use initialised numerical models that have demonstrated their ability to simulate the event in question through a successful forecast. This work represents a continuation of a previous EGU talk and published study (https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU21/EGU21-5731.html & https://doi.org/10.1073/pnas.2112087118), in which we used demonstrably successful weather forecasts to estimate the direct impact of increased CO2 concentrations (one component, but not the entirety, of human influence) on the 2019 European winter heatwave. In the previous and current work we use the operational ECMWF ensemble prediction system. This state-of-the-art weather forecast system is run at a much higher resolution (Tco639 / 18km) than most climate model simulations - important as even small reductions in resolution often change the representation of extreme events in numerical models. Using a reliable forecast ensemble allows us to quantify the associated uncertainties in our attribution analyses. We have built on this work with the aim of providing a more complete estimate of the human influence on an isolated extreme event. In addition to the reduction of CO2 concentrations back to pre-industrial levels, we now also remove an estimate of the human influence on 3D ocean temperatures since the pre-industrial period from the initial state of the forecast model. These changes allow the model to provide a “counterfactual” picture of what an extreme event might have looked like if it had occurred before human influence on the climate. Using this perturbed initial condition approach, we produce counterfactual forecasts of the Pacific Northwest heatwave at the end of June 2021. This event broke records throughout Western North America, including a new Canadian high temperature record of 49.6°C, shattering the previous record by almost 5°C. The heatwave was driven by a combination of meteorological factors, including an omega block and water vapour transport at the synoptic scale, and high solar irradiation and subsidence at the meso-scale (research into the drivers is ongoing). Crucially, the event was well-predicted by weather forecast models over a week in advance. We estimate the human contribution to this exceptional heatwave by comparing our counterfactual forecasts to the operational forecasts that successfully predicted the event.

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)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,013
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: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,052
Score d'incertitude au seuil0,104

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,013
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0010,001
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 Opus0,066
Tête enseignante GPT0,274
Écart entre enseignants0,208 · 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

Citations0
Publié2022
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