Multivariate probabilistic verification is concerned with the evaluation of joint probability distributions of vector quantities such as a weather variable at multiple locations or a wind vector for instance. The logarithmic score is a proper score that is useful in this context. In order to apply this score to ensemble forecasts, a choice for the density is required. Here, we are interested in the specific case when the density is multivariate normal with mean and covariance given by the ensemble mean and ensemble covariance, respectively. Under the assumptions of multivariate normality and exchangeability of the ensemble members, a relationship is derived which describes how the logarithmic score depends on ensemble size. It permits to estimate the score in the limit of infinite ensemble size from a small ensemble and thus produces a fair logarithmic score for multivariate ensemble forecasts under the assumption of normality. This generalises a study from 2018 which derived the ensemble size adjustment of the logarithmic score in the univariate case. An application to medium-range forecasts examines the usefulness of the ensemble size adjustments when multivariate normality is only an approximation. Predictions of vectors consisting of several different combinations of upper air variables are considered. Logarithmic scores are calculated for these vectors using ECMWF's daily extended-range forecasts which consist of a 100-member ensemble. The probabilistic forecasts of these vectors are verified against operational ECMWF analyses in the Northern mid-latitudes in autumn 2023. Scores are computed for ensemble sizes from 8 to 100. The fair logarithmic scores of ensembles with different cardinalities are very close, in contrast to the unadjusted scores which decrease considerably with ensemble size. This provides evidence for the practical usefulness of the derived relationships.


翻译:多元概率验证关注的是向量量(例如多个站点的气象变量或风矢量)的联合概率分布评估。对数评分是一种在此背景下适用的严格评分方法。为将其应用于集合预报,需选择相应的概率密度函数。本文研究特定情形:当密度函数为多元正态分布,其均值与协方差矩阵分别由集合均值与集合协方差给出时的情况。在多元正态性与集合成员可交换性的假设下,推导出描述对数评分如何依赖于集合规模的关系式。该关系式允许通过小规模集合估计无限集合规模极限下的评分,从而在正态性假设下为多元集合预报提供公平的对数评分。此项研究推广了2018年针对单变量情形下对数评分的集合规模调整方法。通过对中期预报的应用,考察了当多元正态性仅为近似假设时集合规模调整方法的实用性。研究考虑了由多种高空变量不同组合构成的向量预报。利用ECMWF每日延伸期预报(包含100个成员的集合)计算这些向量的对数评分。在2023年秋季北半球中纬度地区,将这些向量的概率预报与ECMWF业务分析场进行验证。针对8至100的集合规模计算评分。调整后的公平对数评分在不同集合规模间高度接近,而未调整评分则随集合规模显著下降。这为推导关系的实际应用价值提供了证据。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
1+阅读 · 55分钟前
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
3+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
5+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
5+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
12+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
9+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
4+阅读 · 4月24日
相关VIP内容
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员