MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W4392582331 · doi:10.5194/egusphere-egu24-12005

A Machine Learning Framework for Extending SMOS Surface Soil Moisture Observations over Canada

2024· preprint· en· W4392582331 sur OpenAlexaffabout
Jeenu John, Laxmi Sushama, S. Roose

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueSoil Moisture and Remote Sensing
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésEnvironmental scienceRemote sensingMoistureWater contentSurface (topology)Soil scienceComputer scienceMeteorologyGeologyGeographyMathematicsGeotechnical engineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Continuous and long-term surface soil moisture (SSM) data is essential for advancing the understanding of land-atmospheric interactions and climate change studies. Despite the contributions of different satellite missions in acquiring SSM measurements, the presence of data gaps poses a significant challenge. In this study, a machine learning (ML) framework is developed to expand the Soil Moisture Ocean Salinity (SMOS) SSM observations in both spatial and temporal domains over Canada. In the initial phase of the proposed framework, ML models, including random forest (RF) and convolutional neural network (CNN), are trained and validated using SSM-relevant climatic and geophysical variables extracted from the fifth-generation European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) reanalysis data (ERA5) for the 2011 to 2020 period and SMOS SSM for the same period as the target variable. While evaluating the developed models with unseen data from the years 2021 and 2022, the RF model shows slightly better performance when compared to that of CNN. The average root mean square error (RMSE) for RF is 0.0369 m3/m3 (Pearson correlation coefficient, R=0.94), while for CNN, the RMSE is 0.0494 m3/m3 (R= 0.89), with prediction biases mostly noted for regions with large inter-annual variability. Similarly, RF and CNN yield average RMSE values of 0.014 m3/m3 and 0.0635 m3/m3, respectively, when evaluated for spatial filling for the case of grid cells excluded during the training process. Hence, in the second phase of the proposed framework, the RF model is selected to extend the SMOS dataset for the 2008-2010 period. The temporal correlation analysis between the extended SMOS and Advanced Scatterometer (ASCAT) indicates reasonable correlations with values above 0.6, while the spatial correlation analysis reveals similar patterns between the two datasets, with smaller values for the summer season owing to the importance of local processes on SSM during this period. However, spatiotemporal extension of SSM to encompass surface types excluded during training remains a challenge and needs further studies. The developed framework holds the potential to address the spatio-temporal data gaps in other regions since both datasets are globally available.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,360
Score d'incertitude au seuil0,725

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,020
Tête enseignante GPT0,250
Écart entre enseignants0,231 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

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

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

En bref

Citations0
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même sujetSoil Moisture and Remote SensingTravaux en français237 207