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Enregistrement W4391609951 · doi:10.3389/feart.2023.1321422

Machine learning analysis and nowcasting of marine fog visibility using FATIMA Grand Banks campaign measurements

2024· article· en· W4391609951 sur OpenAlexaffabout
Eren Gultepe, Sen Wang, Byron Blomquist, Harindra J. S. Fernando, O. Patrick Kreidl, David J. Delene, Ismail Gültepe

Notice bibliographique

RevueFrontiers in Earth Science · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueMeteorological Phenomena and Simulations
Établissements canadiensOntario Tech University
Organismes subventionnairesOffice of Naval Research
Mots-clésNowcastingVisibilityMeteorologyEnvironmental scienceRelative humidityDew pointWind speedGeography

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Introduction: This study presents the application of machine learning (ML) to evaluate marine fog visibility conditions and nowcasting of visibility based on the FATIMA (Fog and turbulence interactions in the marine atmosphere) campaign observations collected during July 2022 in the North Atlantic in the Grand Banks area and vicinity of Sable Island, northeast of Canada. Methods: The measurements were collected using instrumentation mounted on the Research Vessel Atlantic Condor. The collected meteorological parameters were: visibility (Vis), precipitation rate, air temperature, relative humidity with respect to water, pressure, wind speed, and direction. Using all variables, the droplet number concentration was used to qualitatively indicate and assess characteristics of the fog using the t-distributed stochastic neighbor embedding projection method (t-SNE), which clustered the data into groups. Following t-SNE analysis, a correlation heatmap was used to select relevant meteorological variables for visibility nowcasting, which were wind speed, relative humidity, and dew point depression. Prior to nowcasting, the input variables were preprocessed to generate additional time-lagged variables using a 120-minute lookback window in order to take advantage of the intrinsic time-varying features of the time series data. Nowcasting of Vis time series for lead times of 30 and 60 minutes was performed using the ML regression methods of support vector regression (SVR), least-squares gradient boosting (LSB), and deep learning at visibility thresholds of Vis < 1 km and < 10 km. Results: Vis nowcasting at the 60 min lead time was best with LSB and was significantly more skillful than persistence analysis. Specifically, using LSB the overall nowcasts at Vis 1 < km and Vis 10 < km were RMSE = 0.172 km and RMSE = 2.924 km, respectively. The nowcasting skill of SVR for dense fog (Vis ≤ 400 m) was significantly better than persistence at all Vis thresholds and lead times, even when it was less skillful than persistence at predicting high visibility. Discussion: Thus, ML techniques can significantly improve Vis prediction when either observations or modelbased accurate time-dependent variables are available. The results suggest that there is potential for future ML analysis that focuses on modeling the underlying factors of fog formation.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,407
Score d'incertitude au seuil0,405

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,003
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,040
Tête enseignante GPT0,257
Écart entre enseignants0,217 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations11
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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