ディープ・ラーニングによって明らかになった,毎日の降水における人類による指紋
Yoo-Geun Ham1, Jeong-Hwan Kim2, Seung-Ki Min3,4
1Department of Oceanography, Chonnam National University, Gwangju, South Korea. ygham@jnu.ac.kr.
Nature
|August 30, 2023
まとめ
ディープラーニングは 毎日降る雨で 気候変動の信号を検出します 2010年代半ばから観測された降水量は自然変動から逸脱し,地球温暖化を示しています.
科学分野:
- 気候科学
- 環境科学における機械学習の応用
- 水文気象学
背景:
- 気候モデルでは 温室効果の温暖化による 地球規模の降雨の変動と 極端な状況が予測されています
- これらの予測の観測的検証は,地域規模での自然降雨の変動のために困難です.
- 気候変化の信号と 降水量の自然な変動を区別することは 依然として大きな障害です
研究 の 目的:
- 観測された毎日の降水データの中で気候変動のシグナルを検出する ディープラーニングの能力を実証する.
- 人為的な温暖化が降雨に及ぼす影響が既に認識できる特定の地域と時間尺度を特定する.
- 観測的証拠を用いて,降雨量の変動を拡大した気候モデルの予測を検証する.
主な方法:
- 気候モデルシミュレーションによる毎日の降水場と地球全体の平均地表気温データを用いて,コンボリューションニューラルネットワーク (CNN) を訓練する.
- 訓練されたディープラーニングアルゴリズムを過去の観測降水データに適用する.
- CNNの調査結果を分析し,敏感な地域と時間尺度を特定するために説明可能なAIフレームワークを使用します.
主要な成果:
- ディープラーニングは,観測記録内の毎日の降水領域で 気候変動の新興信号を成功裏に特定しました.
- 観測された毎日の降水量は,地球の温暖化の強力な予測指標として,2010年代半ば以降の自然変動からの偏差を示しています.
- 熱帯の東太平洋および中緯度の嵐の軌跡における天候の時間スケール (<10日) の降水変動は,人為的な温暖化に対する高い感受性を示した.
結論:
- 長期の年間平均降水量の変化が 自然の変動によって隠されている場合でも,地球温暖化が日常的な水文変動に及ぼす影響は 明らかになっています.
- ディープラーニングは 複雑な環境データセットの 微妙な気候変動信号を検出する強力なツールです
- 観測結果により,降雨の変動と極端度の増加に関する気候モデルの予測が裏付けられる.
関連する概念動画
01:17Precipitation and Co-precipitation
1.8K
Precipitation and coprecipitation methods can be used to separate a mixture of ions in a solution. In qualitative inorganic analysis, ions that form sparingly soluble precipitates with the same reagent are separated based on the differences in solubility products. For example, consider the separation of Cu(II) and Fe(II) ions by precipitation as insoluble sulfides. First, copper(II) sulfide is precipitated by the addition of acidic H2S, where the dissociation of H2S is suppressed. Adding H2S...
1.8K
01:12Precipitation Processes
485
The experimental conditions in a gravimetric analysis should be optimized to maximize the particle size and purity of the obtained precipitate. Ideally, the concentration of the precipitating reagent should be low with effective stirring to maintain low relative supersaturation for the growth of large crystals. In homogeneous precipitation, the precipitant is slowly generated by a chemical reaction in the solution to avoid local reagent excesses. For example, urea decomposes gradually to...
485
01:03Precipitation Gravimetry
6.7K
Precipitation gravimetry is based on converting an analyte into a sparingly soluble precipitate, which is separated by filtration and weighed. An ideal precipitate should be pure, insoluble, of known composition, and easily filtered from the reaction mixture.
In determining nickel by gravimetric analysis, a precipitant of ethanolic dimethylglyoxime is added to a hot nickel salt solution. This is quickly followed by the dropwise addition of dilute ammonia solution until precipitation occurs. A...
In determining nickel by gravimetric analysis, a precipitant of ethanolic dimethylglyoxime is added to a hot nickel salt solution. This is quickly followed by the dropwise addition of dilute ammonia solution until precipitation occurs. A...
6.7K
01:19Precipitation Titration: Endpoint Detection Methods
1.8K
In argentometric precipitation titrations, endpoints can be detected visually by the Mohr, Volhard, and Fajans methods. In the Mohr method, adding a soluble chromate indicator gives an initial yellow color to the analyte solution. As the titrant is added, the first excess of silver ions forms a red silver chromate precipitate, marking the endpoint. The solution pH should be maintained at about 8 by adding solid CaCO3.
In the Volhard method, a standard excess of AgNO3 is first added to the...
In the Volhard method, a standard excess of AgNO3 is first added to the...
1.8K
01:21Precipitation Titration Curve: Analysis
1.1K
The precipitation titration curve demonstrates the change in concentration of one reactant with the volume of titrant added. During the titration of chloride ions with silver nitrate, the precipitation titration curve is divided into three regions: before, at, and after the equivalence point. Before the equivalence point, low redissolution of the sparingly soluble silver chloride precipitate gives a low silver ion concentration. However, in the second region, representing the equivalence point,...
1.1K
01:26Precipitation Titration: Overview
6.7K
Precipitation titration involves the reaction of a titrant and an analyte to generate an insoluble precipitate. While precipitation titration uses various precipitating agents, silver nitrate is the most common precipitating reagent; titrations involving Ag+ are called argentometric titrations. Usually, the endpoint in a precipitation titration can be detected by visual indicators.
A precipitation titration curve demonstrates the change in concentration of the titrant or analyte upon adding the...
A precipitation titration curve demonstrates the change in concentration of the titrant or analyte upon adding the...
6.7K