論文の概要: Massive feature extraction for explaining and foretelling hydroclimatic
time series forecastability at the global scale
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.00846v1
- Date: Sun, 25 Jul 2021 19:15:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-08-08 11:19:32.515299
- Title: Massive feature extraction for explaining and foretelling hydroclimatic
time series forecastability at the global scale
- Title(参考訳): 地球規模における水温時系列予測可能性の説明と予測のための大規模特徴抽出
- Authors: Georgia Papacharalampous, Hristos Tyralis, Ilias G. Pechlivanidis,
Salvatore Grimaldi, Elena Volpi
- Abstract要約: 本稿では,記述時系列の特徴と実時間時系列予測可能性の関係について検討する。
このフレームワークを3つのグローバルデータセットに適用する。
Nash-Sutcliffe効率のこの予測可能性は、いくつかの記述的特徴と強く関連している。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Statistical analyses and descriptive characterizations are sometimes assumed
to be offering information on time series forecastability. Despite the
scientific interest suggested by such assumptions, the relationships between
descriptive time series features (e.g., temporal dependence, entropy,
seasonality, trend and nonlinearity features) and actual time series
forecastability (quantified by issuing and assessing forecasts for the past)
are scarcely studied and quantified in the literature. In this work, we aim to
fill in this gap by investigating such relationships, and the way that they can
be exploited for understanding hydroclimatic forecastability. To this end, we
follow a systematic framework bringing together a variety of -- mostly new for
hydrology -- concepts and methods, including 57 descriptive features. We apply
this framework to three global datasets. As these datasets comprise over 13 000
monthly temperature, precipitation and river flow time series from several
continents and hydroclimatic regimes, they allow us to provide trustable
characterizations and interpretations of 12-month ahead hydroclimatic
forecastability at the global scale. We find that this forecastability in terms
of Nash-Sutcliffe efficiency is strongly related to several descriptive
features. We further (i) show that, if such descriptive information is
available for a time series, we can even foretell the quality of its future
forecasts with a considerable degree of confidence, and (ii) rank the features
according to their efficiency in inferring and foretelling forecastability.
Spatial forecastability patterns are also revealed through our experiments. A
comprehensive interpretation of such patters through massive feature extraction
and feature-based time series clustering is shown to be possible.
- Abstract(参考訳): 統計分析や記述的特徴付けは、時系列の予測可能性に関する情報を提供すると考えられている。
このような仮定によって示唆される科学的関心にもかかわらず、記述的時系列特徴(時間的依存、エントロピー、季節性、傾向、非線形性特徴など)と実際の時系列予測可能性(過去の予測の発行と評価によって定量化)の関係は文献でほとんど研究されていない。
本研究では,このような関係を解明し,水環境予測可能性の理解に活用することで,このギャップを埋めることを目的としている。
この目的のために、57の記述的特徴を含むさまざまな(主に水文学の新しい)概念とメソッドをまとめて、体系的なフレームワークに従います。
このフレームワークを3つのグローバルデータセットに適用する。
これらのデータセットは, 月間気温, 降水量, 河川流量の時系列で構成されているため, 地球規模での温暖化予測可能性について, 信頼性の高いキャラクタリゼーションと解釈を行うことができる。
Nash-Sutcliffe効率のこの予測可能性は、いくつかの記述的特徴と強く関連している。
さらに,このような記述的情報が時系列で利用可能であれば,その将来予測の品質をある程度の信頼性で予見することができ,かつ (ii) 予測可能性の推測と予測の効率に応じて特徴をランク付けすることができることを示す。
空間予測可能性パターンも実験によって明らかにされる。
大量の特徴抽出と特徴に基づく時系列クラスタリングにより、このようなパターの包括的解釈が可能であることが示されている。
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