Using Machine Learning to Generate a GISS ModelE Calibrated Physics Ensemble (CPE)
Notice bibliographique
Résumé
A neural network (NN) surrogate of the NASA GISS ModelE atmosphere (version E3) is trained on a perturbed parameter ensemble (PPE) spanning 45 physics parameters and 36 outputs. The NN is leveraged in a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) Bayesian parameter inference framework to generate a second posterior constrained ensemble coined a “calibrated physics ensemble”, or CPE. The CPE members are characterized by diverse parameter combinations and are, by definition, close to top-of-atmosphere radiative balance, and must broadly agree with numerous hydrologic, energy cycle and radiative forcing metrics simultaneously. Global observations of numerous cloud, environment, and radiation properties (provided by global satellite products) are crucial for CPE generation. The inference framework explicitly accounts for discrepancies (or biases) in satellite products during CPE generation. We demonstrate that product discrepancies strongly impact calibration of important model parameter settings (e.g., convective plume entrainment rates; fall speed for cloud ice). Structural improvements new to E3 are retained across CPE members (e.g., stratocumulus simulation). Notably, the framework improved the simulation of shallow cumulus and Amazon rainfall while not degrading radiation fields, an upgrade that neither default parameters nor Latin Hypercube parameter searching achieved. Analyses of the initial PPE suggested several parameters were unimportant for output variation. However, many “unimportant” parameters were needed for CPE generation, a result that brings to the forefront how parameter importance should be determined in PPEs. From the CPE, two diverse 45-dimensional parameter configurations are retained to generate radiatively-balanced, auto-tuned atmospheres that were used in two E3 submissions to CMIP6
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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 | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».