핵심 개념
ランダムフォレスト回帰と特徴量重要度を組み合わせた新しい手法を提案し、気候変数間の相互作用と影響経路を特定および順位付けする。
초록
本論文では、気候システムに対する自然および人為的な擾乱の広範な影響を特定および定量化するための新しい手法を開発した。具体的には、ランダムフォレスト回帰(RFR)と特徴量重要度(SHAP)を組み合わせた手法を提案した。この手法では、以下の3つのステップを踏む:
- 関心のある時空間特徴量に対してRFRモデルを訓練する
- SHAPの特徴量重要度を計算する
- これらの特徴量重要度を用いて、変数間の相互作用と影響経路を表す重み付き有向グラフを構築する
提案手法の検証には、2つのベンチマークを用いた:
- 合成連立方程式システム
- E3SMv2-SPAモデルを用いた1991年のピナツボ火山噴火のシミュレーション
両ベンチマークにおいて、提案手法は既知の影響経路を正確に検出できることが示された。特に、ピナツボ火山噴火のシミュレーションデータに適用した結果、成層圏の温暖化経路と地表の冷却経路を特定し、それらの相互作用を明らかにできた。
통계
成層圏エアロゾル光学深度(AEROD_v)の増加により、上向き長波放射フラックス(FLNTC)が増加する。
FLNTC の増加により、50hPa気温(T050)が上昇する。
AEROD_vの増加により、地表下向き短波放射フラックス(FSDSC)が減少する。
FSDSC の減少により、地表気温(TREFHT)が低下する。
인용구
"気候システムに対する自然および人為的な擾乱の広範な影響を特定および定量化することは非常に重要である。"
"提案手法は、気候変数間の相互作用と影響経路を特定および順位付けすることができる。"
"ピナツボ火山噴火のシミュレーションデータに適用した結果、成層圏の温暖化経路と地表の冷却経路を特定し、それらの相互作用を明らかにできた。"