Apr, 2022

基于生成式深度学习的降水预测随机降尺度方法

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TL;DR本文介绍了应用生成对抗网络来提高天气预报模型低分辨率输出数据的分辨率和结构，以匹配高分辨率雷达测量数据。结果表明，该模型可以匹配现有的最佳降尺度方法，而且在像素、空间和统计数据上表现优异。
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发现论文，激发创造
  • 高分辨率全球降水预测的生成建模

    本研究使用生成对抗网络（GAN）优化了一种最先进的深度学习降水模型（FourCastNet），从而能更有效地捕捉极端百分位的全球降雨量，预测准确率优于其他数值天气模型。

    Oct, 2022

  • 捕捉气候变异：使用深度学习进行随机下尺度化

    应对气候变化需要准确的本地气候信息，最近的研究使用生成对抗网络 (GANs) 这种深度学习方法，以高效地学习复杂分布和缩放气候变量。为了估计不确定性和表征极端事件的关键信息，捕捉缩放过程中的变异性至关重要。因为缩放是一个不确定问题，许多细致的状态在物理上与粗粒度状态一致。为了量化这个状态不明确的问题，缩放技术应该是随机的，并能够在低精度输入条件下从高精度分布中采样。我们提出了三种改进 GANs 随机校准的方法：a）在网络内部注入噪声，b）调整训练过程以明确考虑随机性，c）使用概率损失度量。我们首先在具有已知分布特性的合成数据集上测试了我们的模型，然后在实际缩放场景中进行了测试，从低分辨率气候协变量预测高分辨率风场分量。仅仅注入噪声即大大改善了在合成数据测试中的条件和完整分布的质量，但对风场缩放表现不佳，在这种情况下模型仍然缺乏离散度。对于风场缩放，我们发现调整训练方法并增加概率损失可以改善校准。最佳模型通过三种改变在捕捉高精度分布的完整变异性方面显示出了显著提升的技能，从而更好地描述极端情况。

    May, 2024

  • 用于极端降尺度气候数据的生成对抗模型

    使用基于生成对抗网络 (GANs) 的有条件 GAN 的 geospatial downscaling 方法，从低分辨率输入中生成高分辨率准确的气候数据集，并明确考虑了下尺度过程中的不确定性。

    Feb, 2024

  • 利用生成对抗网络进行随机超分辨率，在时间演化大气场上进行下采样

    介绍了一种基于生成对抗网络的重复随机超分辨率 GAN，该 GAN 可以应用于低分辨率气象数据，生成时间演化的高分辨率气象数据。

    May, 2020

  • 利用机器学习替换降水集合预测系统

    使用生成对抗网络生成高分辨率降水的合成降水集，而无需高分辨率训练数据，该集与欧洲中期天气预报中心集基本相同。

    Apr, 2023

  • 论使用深度生成模型进行完美预测气候降尺度化

    本文研究了使用生成模型改善高分辨率气象数据在一些应用中的空间一致性问题，特别是在降水降尺度方面，该方法可应用于水文学等领域以应对气候变化。

    Apr, 2023

  • 算法幻觉下的近地表风：生成对抗网络用于下尺度对流区域的统计降尺度

    本研究运用生成对抗网络（GANs）和计算机视觉技术，通过图像超分辨率和深度学习方法，针对低分辨率全球再分析数据，生成逼真的高分辨率地表风场，并探究了 GANs 不同配置与低分辨率协变量对风场结构偏差产生的影响。

    Feb, 2023

  • 气候的生成性扩散降尺度

    通过扩大比例或超分辨率，为决策者提供关于气候模型输出的气候变化潜在风险和影响的详细高分辨率信息。机器学习算法在下降尺度方面表现出高效和准确的方式。本研究展示了一种生成式扩大、基于扩散的方法，能够提供精确的下降尺度结果。相比标准的 U-Net，在精细尺度上，扩散式方法具有更高的准确性，如频谱分解所示。此外，生成式方法还为用户提供了可用于风险评估的概率分布。该研究突出了扩散式下降尺度技术在提供可靠和详细的气候预测方面的潜力。

    Apr, 2024

  • 多站点降水合成中随机和深度生成模型的比较研究

    本文通过比较 IBMWeathergen、RGeneratePrec 两种天气生成器和 GAN、VAE 两种深度生成模型，初步比较了这些模型在多站点降水合成任务中的表现，并为深度学习架构和算法的设计提供了指南。

    Jul, 2021

  • 基于光流引导扩散的降水概率降尺度化

    通过在 climate science 和 meteorology 领域中，利用 statistical downscaling 方法实现 local precipitation predictions 的数据驱动降尺度化，本研究通过扩展最近的视频扩散模型，结合光流和时间条件扩散模型，成功实现了高分辨率降水模式的预测。

    Dec, 2023