기후 변화 감지 및 귀속을 위한 벤치마크 데이터셋인 ClimDetect

ClimDetect: A Benchmark Dataset for Climate Change Detection and Attribution

August 28, 2024

저자: Sungduk Yu, Brian L. White, Anahita Bhiwandiwalla, Musashi Hinck, Matthew Lyle Olson, Tung Nguyen, Vasudev Lal

cs.AI

초록

기후 변화로 인한 온도 상승을 감지하고 소속하는 것은 지구 온난화를 이해하고 적응 전략을 안내하는 데 중요합니다. 인간이 유발한 기후 신호를 자연 변동에서 구별하는 복잡성은 기존의 감지 및 소속 (D&A) 방법에 도전을 주었으며, 이 방법은 기후 응답 변수에서 특정 "지문"을 식별하려고 합니다. 딥 러닝은 광범위한 공간 데이터셋에서 이러한 복잡한 패턴을 구별하는 데 잠재력을 제공합니다. 그러나 표준 프로토콜의 부재로 인해 연구 간 일관된 비교가 방해되었습니다. 저희는 모델 정확도를 향상시키기 위해 설계된 816k개 이상의 매일 기후 스냅샷을 포함하는 표준화된 데이터셋인 ClimDetect를 소개합니다. ClimDetect는 지난 연구에서 사용된 다양한 입력 및 대상 변수를 통합하여 비교 가능성과 일관성을 보장합니다. 또한 이 문맥에서 혁신적이고 현대적인 접근 방식인 비전 트랜스포머 (ViT)의 기후 데이터 적용을 탐구합니다. 저희의 공개 데이터와 코드는 향상된 모델 평가를 통해 기후 과학 발전을 위한 기준으로 제공됩니다. ClimDetect는 Huggingface 데이터셋 저장소를 통해 공개적으로 접근할 수 있습니다: https://huggingface.co/datasets/ClimDetect/ClimDetect.

English

Detecting and attributing temperature increases due to climate change is crucial for understanding global warming and guiding adaptation strategies. The complexity of distinguishing human-induced climate signals from natural variability has challenged traditional detection and attribution (D&A) approaches, which seek to identify specific "fingerprints" in climate response variables. Deep learning offers potential for discerning these complex patterns in expansive spatial datasets. However, lack of standard protocols has hindered consistent comparisons across studies. We introduce ClimDetect, a standardized dataset of over 816k daily climate snapshots, designed to enhance model accuracy in identifying climate change signals. ClimDetect integrates various input and target variables used in past research, ensuring comparability and consistency. We also explore the application of vision transformers (ViT) to climate data, a novel and modernizing approach in this context. Our open-access data and code serve as a benchmark for advancing climate science through improved model evaluations. ClimDetect is publicly accessible via Huggingface dataet respository at: https://huggingface.co/datasets/ClimDetect/ClimDetect.