Climate models are essential for understanding large-scale climate dynamics and long-term climate change, yet they exhibit systematic biases when compared with historical observations. Existing multivariate bias correction (MBC) approaches do not explicitly handel spatiotemporal dependence. However, preserving both spatiotemporal and inter-variable consistency is essential for realistic climate dynamics and reliable regional impact assessments. To address this gap, we propose a novel MBC method called GN-VBC that uses generalized additive models (GAMs) to disentangle spatiotemporal deterministic effects from stochastic residuals. To model joint distributions and dependencies across variables and locations, we introduce nsted vine copulas (NVCs), a hierarchical vine merging strategy. NVC in the context of MBC combines two dependence levels: (i) spatial dependence across locations, modeled separately for each variable, and (ii) inter-variable dependence modeled at a selected reference location, which links the spatial models into a coherent multivariate and spatial structure. An application to Switzerland shows improvements in preserving inter-variable, spatial and temporal dependence across a wide range of evaluation metrics.


翻译:气候模型对于理解大尺度气候动力学和长期气候变化至关重要,但与历史观测数据相比,其存在系统性偏差。现有的多变量偏差校正方法未能显式处理时空依赖性。然而,保持时空一致性与变量间一致性对于实现真实的气候动力学和可靠区域影响评估具有关键意义。为填补这一空白,本研究提出一种名为GN-VBC的新型多变量偏差校正方法,该方法利用广义可加模型分离时空确定性效应与随机残差。为建模跨变量与跨位置的联合分布及依赖关系,我们引入了嵌套藤Copula——一种分层藤结构融合策略。在多变量偏差校正框架中,嵌套藤Copula整合了两个依赖层级:(i) 各变量分别建模的空间位置间依赖;(ii) 在选定参考位置建模的变量间依赖,该层级将空间模型联结为协调的多变量空间结构。在瑞士地区的应用案例表明,该方法在多种评估指标下均能有效提升对变量间、空间及时间依赖关系的保持能力。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
24+阅读 · 2025年1月15日
【KDD2025】DUET:双重聚类增强的多变量时间序列预测
专知会员服务
17+阅读 · 2024年12月30日
时空序列预测方法综述
专知
22+阅读 · 2020年10月19日
「PPT」深度学习中的不确定性估计
专知
27+阅读 · 2019年7月20日
你的算法可靠吗? 神经网络不确定性度量
专知
40+阅读 · 2019年4月27日
教程 | 基于Keras的LSTM多变量时间序列预测
机器之心
20+阅读 · 2017年10月30日
回归预测&时间序列预测
GBASE数据工程部数据团队
44+阅读 · 2017年5月17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
3+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
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
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
最新“指挥控制”领域出版物合集(简介)
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:19
面向军事作战需求开发的人工智能(RAIMOND)
专知会员服务
3+阅读 · 今天15:13
软件定义多域战术网络:基础与未来方向(综述)
水下战战术决策中的气象与海洋预报(50页报告)
远程空中优势:新一代超视距导弹的兴起
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
大语言模型溯因推理的统一分类学与综述
专知会员服务
0+阅读 · 今天12:07
相关基金
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
3+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
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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员