Isotopes in environmental and health studies. 2025 Jun 16:1-22. doi: 10.1080/10256016.2025.2508811 Q41.42025
Exploring stable isotope patterns in monthly precipitation across Southeast Asia using contemporary deep learning models and SHapley Additive exPlanations (SHAP) techniques
基于深度学习模型和SHAP技术探讨东南亚地区月降水稳定同位素特征 翻译改进
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作者单位
DOI: 10.1080/10256016.2025.2508811 PMID: 40522311
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稳定同位素对于理解水循环和气候动力学至关重要,尤其是在热带地区。然而,在东南亚建立和维护降水采样站面临高昂的成本和物流问题的挑战。因此,该地区的许多区域缺乏足够的稳定同位素数据或根本没有采样站。为了解决这个问题,利用机器学习(ML)技术特别是深度学习来模拟降水中的稳定同位素含量是一种有前景的方法。在这项研究中,我们考察了六大尺度气候模式(遥相关指数)和局部气象参数对东南亚六个关键站点包括曼谷、吉隆坡、雅加达、哥打巴鲁、贾亚普拉和新加坡的降水中稳定同位素含量的影响。应用深度神经网络(DNN)模型进行模拟,并通过各种评价指标将其性能与偏最小二乘回归(PLSR)模型进行了比较。DNN在所有研究站点上始终表现出更优的准确性,突显了DNN准确模拟热带降水中的稳定同位素含量的有效性。SHapley Additive exPlanations(SHAP)技术得出的重要性排序完全符合从DNN重要性函数获得的结果。此外,SHAP总结图强调了关键特征如降水量和潜在蒸发对模型预测的贡献。依赖关系图进一步说明了这些特征与预测响应之间的关系,揭示了影响模型行为的非线性相互作用。这项研究为大型尺度气候驱动因素与局部天气模式之间复杂的交互作用提供了新的见解,并推动了基于同位素的气候变化研究中机器学习的应用。本研究使用的技术为在热带气候下将ML应用于同位素分析提供了一个框架,可以推广到全球类似区域。
关键词:降水;SHAP分析;东南亚;机器学习模型;模拟;验证。
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期刊名:Isotopes in environmental and health studies
缩写:ISOT ENVIRON HEALT S
ISSN:1025-6016
e-ISSN:1477-2639
IF/分区:1.4/Q4