Machine-learning weather models now rival or surpass operational numerical weather prediction (NWP), yet no single model dominates across variables, pressure levels, lead times, or regions, and the returns from ever-larger individual models are diminishing. We present TaiJi (after the yin-yang concept of complementary opposites), a spatiotemporal adaptive ensemble framework that recasts optimal model-weight combination as a learned prediction problem: a lightweight convolutional neural network, conditioned on the recent atmospheric state, predicts at every grid point and lead time affine combination weights and an additive residual for the constituent forecasts. The combiner is trained end-to-end over Pangu-Weather, GraphCast, FuXi, IFS-HRES, and the IFS-ENS ensemble mean, a hybrid set of ML and NWP constituents, at less than a tenth of the cost of training any of its ML constituents. Under the WeatherBench 2 protocol (2020 test year), TaiJi outperforms the strongest baseline in nearly every combination of the eight core variables, lead times up to 10 days and two skill metrics (RMSE and ACC), and this advantage extends to heavy-precipitation extremes. The same state-conditional principle transfers to tropical-cyclone track forecasting: by fusing constituent tracks rather than gridded fields, TaiJi-TC reduces track error relative to the equally weighted multi-model consensus at lead times up to 96 h, by about 10% at 36 h, halves the slow along-track bias shared by all constituents up to 60 h, and lowers landfall position error by 13-15% at 60-84 h. The learned weights vary coherently with latitude, season and lead time rather than following a fixed rule. TaiJi thus offers an inexpensive route to better global forecasts that builds on, rather than replaces, existing forecast models.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
深度学习与基础模型在天气预测中的应用:综述
专知会员服务
25+阅读 · 2025年1月15日
南京大学《高级机器学习》课程,李宇峰老师,附slides
专知会员服务
173+阅读 · 2021年8月24日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017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 · 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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《美空军2026条令文件:对海压制作战》
专知会员服务
13+阅读 · 11月9日
人工智能与战争的未来
专知会员服务
5+阅读 · 11月8日
《Agent Mosaic:识别智能体LLM系统中的机密泄露》
人工智能在军事教育中的应用:若干视角与经验
“星链”减速与不断适应的乌克兰
专知会员服务
7+阅读 · 11月6日
美国中期选举之后:帕兰提尔面临不确定性?
专知会员服务
4+阅读 · 11月6日
相关VIP内容
深度学习与基础模型在天气预测中的应用:综述
专知会员服务
25+阅读 · 2025年1月15日
南京大学《高级机器学习》课程,李宇峰老师,附slides
专知会员服务
173+阅读 · 2021年8月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017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 · 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
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