論文の概要: Sub-seasonal forecasting with a large ensemble of deep-learning weather prediction models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.05107v1
• Date: Tue, 9 Feb 2021 20:14:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2021-02-11 14:28:43.797655
• Title: Sub-seasonal forecasting with a large ensemble of deep-learning weather prediction models
• Title（参考訳）: 深層学習天気予報モデルの大規模なアンサンブルによるサブシーズン予測
• Authors: Jonathan A. Weyn, Dale R. Durran, Rich Caruana, Nathaniel Cresswell-Clay
• Abstract要約: 深層学習天気予報(DLWP)モデルを用いたアンサンブル予測システムを提案する。 このモデルは、立方体球格子上の畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を用いて、グローバルな予測を生成する。 エンサンブルスプレッドは、主に32のDLWPモデルを作成するためにCNNトレーニングプロセスのランダム化によって生成される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.882042556551611
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present an ensemble prediction system using a Deep Learning Weather Prediction (DLWP) model that recursively predicts key atmospheric variables with six-hour time resolution. This model uses convolutional neural networks (CNNs) on a cubed sphere grid to produce global forecasts. The approach is computationally efficient, requiring just three minutes on a single GPU to produce a 320-member set of six-week forecasts at 1.4{\deg} resolution. Ensemble spread is primarily produced by randomizing the CNN training process to create a set of 32 DLWP models with slightly different learned weights. Although our DLWP model does not forecast precipitation, it does forecast total column water vapor, and it gives a reasonable 4.5-day deterministic forecast of Hurricane Irma. In addition to simulating mid-latitude weather systems, it spontaneously generates tropical cyclones in a one-year free-running simulation. Averaged globally and over a two-year test set, the ensemble mean RMSE retains skill relative to climatology beyond two-weeks, with anomaly correlation coefficients remaining above 0.6 through six days. Our primary application is to subseasonal-to-seasonal (S2S) forecasting at lead times from two to six weeks. Current forecast systems have low skill in predicting one- or 2-week-average weather patterns at S2S time scales. The continuous ranked probability score (CRPS) and the ranked probability skill score (RPSS) show that the DLWP ensemble is only modestly inferior in performance to the European Centre for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF) S2S ensemble over land at lead times of 4 and 5-6 weeks. At shorter lead times, the ECMWF ensemble performs better than DLWP.
• Abstract（参考訳）: 6時間の時間分解能で主要な大気変数を再帰的に予測する深層学習気象予測(DLWP)モデルを用いたアンサンブル予測システムを提案する。 このモデルは、立方体球格子上の畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を用いて、グローバルな予測を生成する。 このアプローチは計算効率が良く、1つのgpuでわずか3分で、1.4{\deg}の解像度で6週間の予測を320人構成できる。 エンサンブルスプレッドは、主にCNNトレーニングプロセスをランダム化して、学習重量がわずかに異なる32個のDLWPモデルを作成することで生成される。 dlwpモデルは降雨を予測していないが、総カラム水蒸気を予測し、ハリケーンirmaの4.5日間の決定論的予測を与える。 中緯度気象システムのシミュレーションに加えて、1年間のフリーランシミュレーションで熱帯サイクロンを自発的に生成します。 平均的および2年以上のテストセットでは、RMSEは気候学に関するスキルを2週間以上保持し、異常相関係数は0.6以上から6日間保持する。 主用途は2週間から6週間のリードタイムでのs2s(subseasonal-to-seasonal)予測である。 現在の予測システムは、1週間または2週間の平均天気パターンをS2S時間スケールで予測するスキルが低い。 連続的なランク付け確率スコア(CRPS)とランク付け確率スキルスコア(RPSS)は、DLWPアンサンブルが4週間と5-6週間のリードタイムで土地上で欧州中規模気象予報センター(ECMWF)S2Sアンサンブルにわずかに劣っていることを示しています。 リードタイムは短いが、ECMWFアンサンブルはDLWPより優れている。

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