Comparison of Clustering Approaches in a Multimodel Ensemble for U.S. East Coast Cold Season Extratropical Cyclones
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Several clustering approaches are evaluated for 1–9-day forecasts using a multimodel ensemble that includes the GEFS, ECMWF, and Canadian ensembles. Six clustering algorithms and three clustering spaces are evaluated using mean sea level pressure (MSLP) and 12-h accumulated precipitation (APCP) for cool-season extratropical cyclones across the Northeast United States. Using the MSLP cluster membership to obtain the APCP clusters is also evaluated, along with applying clustering determined at one lead time to cluster forecasts at a different lead time. Five scenarios from each clustering algorithm are evaluated using displacement and intensity/amount errors from the scenario nearest to the MSLP and 12-h APCP analyses in the NCEP GFS and ERA5, respectively. Most clustering strategies yield similar improvements over the full ensemble mean and are similar in probabilistic skill except that 1) intensity displacement space gives lower MSLP displacement and intensity errors; and 2) Euclidean space and agglomerative hierarchical clustering, when using either full or average linkage, struggle to produce reasonably sized clusters. Applying clusters derived from MSLP to 12-h APCP forecasts is not as skillful as clustering by 12-h APCP directly, especially if several members contain little precipitation. Use of the same cluster membership for one lead time to cluster the forecast at another lead time is less skillful than clustering independently at each forecast lead time. Finally, the number of members within each cluster does not necessarily correspond with the best forecast, especially at the longer lead times, when the probability of the smallest cluster being the best scenario was usually underestimated. Significance Statement Numerical weather prediction ensembles are widely used, but more postprocessing tools are necessary to help forecasters interpret and communicate the possible outcomes. This study evaluates various clustering approaches, combining a large number of model forecasts with similar attributes together into a small number of scenarios. The 1–9-day forecasts of both sea level pressure and 12-h precipitation are used to evaluate the clustering approaches for a large number of U.S. East Coast winter cyclones, which is an important forecast problem for this region.
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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 | 0,004 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 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 ».