A Bayesian neural network approach for tropospheric temperature retrievals from a lidar instrument
Notice bibliographique
Résumé
We have constructed a Bayesian neural network able of retrieving tropospheric temperature profiles from rotational Raman-scatter measurements of nitrogen and oxygen and applied it to measurements taken by the RAman Lidar for Meteorological Observations (RALMO) in Payerne, Switzerland. We give a detailed description of using a Bayesian method to retrieve temperature profiles including estimates of the uncertainty due to the network weights and the statistical uncertainty of the measurements. We trained our model using lidar measurements under different atmospheric conditions, and we tested our model using measurements not used for training the network. The computed temperature profiles extend over the altitude range of 0.7 km to 6 km. The mean bias estimate of our temperatures relative to the MeteoSwiss standard processing algorithm does not exceed 0.05 K at altitudes below 4.5 km, and does not exceed 0.08 K in an altitude range of 4.5 km to 6 km. This agreement shows that the neural network estimated temperature profiles are in excellent agreement with the standard algorithm. The method is robust and is able to estimate the temperature profiles with high accuracy for both clear and cloudy conditions. Moreover, the trained model can provide the statistical and model uncertainties of the estimated temperature profiles. Thus, the present study is a proof of concept that the trained NNs are able to generate temperature profiles along with a full-budget uncertainty. We present case studies showcasing the Bayesian neural network estimations for day and night measurements, as well as in clear and cloudy conditions. We have concluded that the proposed Bayesian neural network is an appropriate method for the statistical retrieval of temperature profiles.
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 |
| 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 ».