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[AI学术] 使用对比学习方法理解扰动参数集合敏感性

发布于:2026-09-29 22:00 最后更新:2026-09-30 01:41
#AI #Machine Learning #Neural

扰动参数集合(PPE)能够揭示物理参数对气候模拟的影响,但在多变量、空间结构化输出上解释参数敏感性仍然困难,尤其是在将模型校准到观测时。我们构建了一个可解释的对比学习模型,将五个月度云和辐射场映射到共享的表征空间。模型在两个 100 成员的 Community Atmosphere Model version 6(CAM6)PPE 上进行训练,这两个 PPE 包含 34 个参数,仅在暖雨微物理方案上不同:默认的 KK2000 整体微物理方案和 TAU-ML——一种基于神经网络的箱式微物理方案模拟器。学习得到的表征能够以超过 94% 的线性分类准确率区分两套 PPE,同时保留因参数扰动产生的季节性变率和集合扩散。在共享表征空间中,卫星观测的表征位于与 PPE 相同的低维流形上,但在北半球春季和秋季的位移最为显著。TAU-ML PPE 与观测的距离普遍小于 KK2000。使用 Integrated Gradients 归因方法,我们发现亚热带低云区、北、南半球风暴通道以及热带对流区对 PPE 与观测差异贡献最大。这些区域归因与云微物理、边界层湍流和深对流相关的参数相关性最强。结果表明,可解释的气候场表征能够将模型差异归因到具体的变量、区域、季节和物理参数。

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原文链接: https://arxiv.org/abs/2609.30420

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