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Accès ouvert déclaré 2024 article

Observation impact explanation in atmospheric state estimation using hierarchical message-passing graph neural networks*

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Rattachement africain : kr. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Abstract The impact of meteorological observations on weather forecasting varies with the sensor type, location, time, and other environmental factors. Thus, the quantitative analysis of observation impacts is crucial for the effective and efficient development of weather forecasting systems. However, existing impact analysis methods are dependent on specific forecast systems, because system-specific adjoint models are used and the sensitivity of the observation to the forecast is measured. This study investigates the impact of observations on atmospheric state estimation in weather forecasting systems by developing a novel graph neural network (GNN) model specialized for analyzing the heterogeneous relations between observations and atmospheric states. The observation impact can then be assessed by applying explainable methods to the proposed GNN model, which is independent of forecasting systems. Further, we develop a novel application called ‘CloudNine,’ a system that provides impact analysis for individual observations with visualization. Our GNN model comprises hierarchical message-passing modules that separately analyze spatial correlations between observations at close locations and atmospheric states at close locations and then examine correlations between observations and atmospheric states. To consider the different factors influencing these correlations, we utilized geo-coordinates and types of observations in the attention mechanism of the modules with their feature vectors. We then applied gradient-based explainability methods to quantify the significance of the different observations in the estimation. Evaluated using data from 11 satellites and land-based observations, the results highlight the effectiveness of the proposed model and the visualization of observation impacts, enhancing the understanding and optimization of observational data in weather forecasting.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé, mais le titre doit être comparé manuellement.

Titre Crossref
Observation impact explanation in atmospheric state estimation using hierarchical message-passing graph neural networks<sup>*</sup>
Date Crossref
07/11/2024
Éditeur
IOP Publishing
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Korea Institute of Atmospheric Prediction Systems Data Assimilation Group pays non établi dans la notice
    Organisation à but non lucratif
  • Catholic University of Korea Department of Artificial Intelligence pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Data Assimilation Group — Korea Institute of Atmospheric Prediction Systems et Department of Artificial Intelligence — Catholic University of Korea.

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