Ensemble deep learning models for prediction and uncertainty quantification of ground magnetic perturbation
Notice bibliographique
Résumé
Geomagnetically Induced Currents are one of the most hazardous effects caused by geomagnetic storms. In the past literature, the variations in ground magnetic fields over time, dB / dt were used as a proxy value for GIC. Machine Learning (ML) techniques have emerged as a preferred methodology to predict dB / dt . However, space weather data are highly dynamic in nature, and the data distribution is subject to change over time due to environmental variability. The ML models developed are prone to the uncertainty in the input data and therefore suffer from high variance. In addition, a part of an ML architecture performance is conditional on the variables used to model the system in focus. Therefore, a single algorithm may not generate the required accuracy for a given dataset. In this work, a Bayesian Ensemble ML model has been developed to predict the variations over time of the local ground magnetic horizontal component, dB H / dt . The Ensemble methodology combines multiple ML models in the prediction process to predict dB H / dt . Bayesian statistics allow the estimation of model parameters and output as probability distributions, where the variance quantifies the uncertainty. The input data consists of solar-wind data from OmniWeb for the years 2001–2010. The local ground horizontal magnetic components for the corresponding time were calculated using SuperMAG data for the Ottawa ground magnetometer station for the years mentioned above. The years 2011–2015 were selected for model testing, as it encompasses the 5 August 2011 and 17 March 2015 geomagnetic storms. Five different accuracy metrics were considered; namely, Root Mean Squared Error (RMSE), Probability of Detection (POD), Probability of False Detection (PFD), Proportion Correct (PC), and Heidke Skills Score (HSS). The parameter uncertainty of the models is quantified, and the mean predicted dB H / dt is generated with a 95% credible interval. It can be observed that different models perform better with different datasets and the ensemble model has an accuracy comparable to the models with a relatively strong performance.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».