npj Climate and Atmospheric Science: Глобальный пространственно-временной даунскейлинг осадков ERA5 до километрового и субчасового масштаба с использованием генеративного искусственного интеллекта
Пространственное и временное распределение осадков существенно влияет на жизнь людей. Хотя наборы данных реанализа предоставляют последовательную долгосрочную глобальную информацию об осадках, позволяющую исследовать опасности, вызванные ими, такие как крупномасштабные наводнения, им не хватает разрешения для захвата высокой пространственно-временной изменчивости осадков и учёта интенсивных локальных ливней. Здесь представлен spateGAN-ERA5, первый пространственно-временной даунскейлинг данных об осадках на основе глубокого обучения в глобальном масштабе. SpateGAN-ERA5 улучшает данные об осадках реанализа ERA5 с 24 км и 1 ч до 2 км и 10 мин, предоставляя поля осадков с высоким разрешением с реалистичными пространственно-временными структурами и точным распределением интенсивности дождя, включая экстремальные значения. Его вычислительная эффективность позволяет генерировать большой ансамбль решений, устраняя неопределённости, присущие проблемам масштабирования, и поддерживает практическую применимость в генерации данных об осадках высокого разрешения для произвольных периодов времени ERA5 и регионов по запросу. Обученный исключительно на данных из Германии и проверенный по данным в США и Австралии, с учётом разнообразного климата, включая тропические режимы осадков, spateGAN-ERA5 демонстрирует хорошее обобщение, что указывает на надёжную глобальную применимость. Он удовлетворяет критические потребности в данных об осадках высокого разрешения в гидрологических и метеорологических исследованиях.
