Clouds play an important role in the Earth's energy budget and their behavior is one of the largest uncertainties in future climate projections. Satellite observations should help in understanding cloud responses, but decades and petabytes of multispectral cloud imagery have to date received only limited use. This study reduces the dimensionality of satellite cloud observations by grouping them via a novel automated, unsupervised cloud classification technique by using a convolutional neural network. Our technique combines a rotation-invariant autoencoder with hierarchical agglomerative clustering to generate cloud clusters that capture meaningful distinctions among cloud textures, using only raw multispectral imagery as input. Thus, cloud classes are defined without reliance on location, time/season, derived physical properties, or pre-designated class definitions. We use this approach to generate a unique new cloud dataset, the AI-driven cloud classification atlas (AICCA), which clusters 22 years of ocean images from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) on NASA's Aqua and Terra instruments - 800 TB of data or 198 million patches roughly 100 km x 100 km (128 x 128 pixels) - into 42 AI-generated cloud classes. We show that AICCA classes involve meaningful distinctions that employ spatial information and result in distinct geographic distributions, capturing, for example, stratocumulus decks along the West coasts of North and South America. AICCA delivers the information in multi-spectral images in a compact form, enables data-driven diagnosis of patterns of cloud organization, provides insight into cloud evolution on timescales of hours to decades, and helps democratize climate research by facilitating access to core data.


翻译:云云在地球的能源预算中起着重要作用, 其行为是未来气候预测中最大的不确定因素之一。 卫星观测应有助于理解云的反应, 但数十年多光谱云图像和小字节迄今只得到有限的使用。 本研究通过使用一个革命性神经网络, 将卫星云的云分解技术分组, 从而降低卫星云观测的维度。 我们的技术将旋转不易变自动、 不受监督的云分解技术与等级分级的云分解组合在一起, 以生成云层群群, 捕捉云体之间有意义的区别, 仅使用原始多光谱图像作为投入。 因此, 云级的确定并不依赖于地点、 时间/ 季节、 衍生的物理属性或预指定的类别定义。 我们使用这种方法生成独特的新云数据集, AI- 驱动的云分类图集将22年的海洋图像集中起来, 这些图像来自美国航天局的氨基和铁质谱仪( MODIS), 数据800 或大约1.98万分的云级的云层图段 x 100公里的云层 。 (xx128x) 地理级, 我们利用了不同的气候分类, 组织 将不同的图像数据 的图像数据, 组织 将不同的图像 将数据 进行 将 向 的 ASBAL 组织 AS 递解到 AL AL 组织 的 向 的 的 AL AI- cal 的 的 的 的 向 向 AS AS 向 向 的 的 的 的 递增 AL AL 递增 递增 递增 递 的 的 的 的 递 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 AL 的 的 的 递增 AL AL AL AL AL 递 递 递 递 递 的 AL 的 递 递 的 的 的 的 的 的 的 的 递 提供 AL AL AL AL AL AL AL AL 的 的

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
161+阅读 · 2020年3月18日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年8月18日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
相关资讯
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年8月18日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员