A Centimeter-Wavelength Snowfall Retrieval Algorithm Using Machine Learning
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Remote sensing snowfall retrievals are powerful tools for advancing our understanding of global snow accumulation patterns. However, current satellite-based snowfall retrievals rely on assumptions about snowfall particle shape, size, and distribution that contribute to uncertainty and biases in their estimates. Vertical radar reflectivity profiles provided by the vertically pointing X-band radar (VertiX) instrument in Egbert, Ontario, Canada, are compared with in situ surface snow accumulation measurements from January to March 2012 as a part of the Global Precipitation Measurement (GPM) Cold Season Precipitation Experiment (GCPEx). In this work, we train a random forest (RF) machine learning model on VertiX radar profiles and ERA5 atmospheric temperature estimates to derive a surface snow accumulation regression model. Using event-based training–testing sets, the RF model demonstrates high predictive skill in estimating surface snow accumulation at 5-min intervals with a low mean-square error of approximately 1.8 × 10−3 mm2 when compared with collocated in situ measurements. The machine learning model outperformed other common radar-based snowfall retrievals (Ze–S relationships) that were unable to accurately capture the magnitudes of peaks and troughs in observed snow accumulation. The RF model also displayed consistent skill when applied to unseen data at a separate experimental site in South Korea. An estimate of predictor importance from the RF model reveals that combinations of multiple reflectivity measurement bins in the boundary layer below 2 km were the most significant features in predicting snow accumulation. Nonlinear machine learning–based retrievals like those explored in this work can offer new, important insights into global snow accumulation patterns and overcome traditional challenges resulting from sparse in situ observational networks.
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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) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 ».