Artificial intelligence reconstructs missing climate information

修补 气候学 缺少数据 系列(地层学) 克里金 气候变化 耦合模型比对项目 插值(计算机图形学) 气候模式 计算机科学 气象学 地质学 地理 环境科学 人工智能 图像(数学) 机器学习 古生物学 海洋学
作者
Christopher Kadow,David Hall,Uwe Ulbrich
出处
期刊:Nature Geoscience [Springer Nature]
卷期号:13 (6): 408-413 被引量:170
标识
DOI:10.1038/s41561-020-0582-5
摘要

Historical temperature measurements are the basis of global climate datasets like HadCRUT4. This dataset contains many missing values, particularly for periods before the mid-twentieth century, although recent years are also incomplete. Here we demonstrate that artificial intelligence can skilfully fill these observational gaps when combined with numerical climate model data. We show that recently developed image inpainting techniques perform accurate monthly reconstructions via transfer learning using either 20CR (Twentieth-Century Reanalysis) or the CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5) experiments. The resulting global annual mean temperature time series exhibit high Pearson correlation coefficients (≥0.9941) and low root mean squared errors (≤0.0547 °C) as compared with the original data. These techniques also provide advantages relative to state-of-the-art kriging interpolation and principal component analysis-based infilling. When applied to HadCRUT4, our method restores a missing spatial pattern of the documented El Nino from July 1877. With respect to the global mean temperature time series, a HadCRUT4 reconstruction by our method points to a cooler nineteenth century, a less apparent hiatus in the twenty-first century, an even warmer 2016 being the warmest year on record and a stronger global trend between 1850 and 2018 relative to previous estimates. We propose image inpainting as an approach to reconstruct missing climate information and thereby reduce uncertainties and biases in climate records. An artificial intelligence-based method may infill gaps in historical temperature data more effectively than conventional techniques. Application of this method reveals a stronger global warming trend between 1850 and 2018 than estimated previously.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
MDZZZZZ发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
浅笑百一完成签到,获得积分10
1秒前
心想事成完成签到,获得积分10
1秒前
Akim应助阿拉采纳,获得10
2秒前
圈圈发布了新的文献求助10
2秒前
lande完成签到,获得积分10
2秒前
上官若男应助yj采纳,获得10
2秒前
忽忽发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
哎哟大侠发布了新的文献求助10
4秒前
Chloe完成签到,获得积分10
4秒前
888发布了新的文献求助10
4秒前
彭于晏应助古朵采纳,获得10
4秒前
等风来完成签到,获得积分10
5秒前
zoma发布了新的文献求助10
5秒前
爱学习的医学小白完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
Akim应助耿耿采纳,获得10
5秒前
天天快乐应助晨宇王采纳,获得10
5秒前
6秒前
楚轩完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
一瓶水完成签到,获得积分20
6秒前
可爱的函函应助123456采纳,获得10
6秒前
6秒前
边边完成签到,获得积分20
7秒前
sleep完成签到,获得积分0
7秒前
8秒前
8秒前
小二郎应助Lemontree采纳,获得10
8秒前
8秒前
大有叔发布了新的文献求助10
9秒前
Rikuya发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
1234567发布了新的文献求助10
10秒前
aidiresi完成签到,获得积分10
10秒前
心想事成发布了新的文献求助10
11秒前
晨宇王完成签到,获得积分20
12秒前
12秒前
高分求助中
Theoretical Modelling of Unbonded Flexible Pipe Cross-Sections 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 880
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
Stop Talking About Wellbeing: A Pragmatic Approach to Teacher Workload 500
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5615218
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4700091
关于积分的说明 14906605
捐赠科研通 4741474
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2547964
邀请新用户注册赠送积分活动 1511725
关于科研通互助平台的介绍 1473781