Modeling Ocean Cooling Induced by Tropical Cyclone Wind Pump Using Explainable Machine Learning Framework
Notice bibliographique
Résumé
Tropical cyclones (TCs), with an intensive wind pump impact, induce sea surface temperature cooling (SSTC) on the upper ocean. SSTC is a pronounced indicator to reveal TC evolution and oceanic conditions. However, there are few effective methods for accurately approximating the amplitude of the spatial structure of TC-induced SSTC. This study proposes a novel explainable machine learning framework to model and interpret the amplitude of the spatial structure of SSTC over the northwest Pacific (NWP). In particular, 12 predictors related to TC characteristics and pre-storm ocean states are considered as inputs. A composite analysis technique is used to characterize the amplitude of the spatial structure of SSTC across the TC track. Extreme gradient boosting (XGBoost) is utilized to predict the amplitude of SSTC from the 12 predictors. To better interpret the ocean-atmosphere interaction, a SHapely Additive explanations (SHAP) method is further employed to identify the contributions of predictors in determining the amplitude of the TC-induced SSTC, bringing the attribute-oriented explainability to the proposed method. Results showed that the proposed method could accurately predict the amplitude of the spatial structure of SSTC for different TC intensity groups and outperforms a numerical model. The proposed method also serves as an effective tool for reconstructing composite maps of both interannual and seasonal evolutions of SSTC spatial structure. The study offers insight into applying machine learning to model and interpret the responses of oceanic conditions triggered by extreme weather conditions (e.g., TCs).
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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 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».