Convective Precipitation Nowcasting Using U-Net Model

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作者
Lei Han,Liang He,Haonan Chen,Wei Zhang,Yurong Ge
出处
期刊:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:60: 1-8 被引量:126
标识
DOI:10.1109/tgrs.2021.3100847
摘要

Convective precipitation nowcasting remains challenging due to the fast change in convective weather. Radar images are the most important data source in nowcasting research area. This study proposes a radar data-based U-Net model for precipitation nowcasting. The nowcasting problem is first transformed into an image-to-image translation problem in deep learning under the U-Net architecture, which is based on convolutional neural networks (CNNs). The input of the model is five consecutive radar images; the output is the predicted radar reflectivity image. The model consists of three operations: upsampling, downsampling, and skip connection. Three methods, U-Net, TREC, and TrajGRU, are used for comparison in the experiments. The experimental results show that both deep learning methods outperform the TREC method, and the CNN-based U-Net can achieve almost the same performance as TrajGRU which is a recurrent neural network (RNN)-based model. With the advantages that U-Net is simple, efficient, easy to understand, and customize, this result shows the great potential of CNN-based models in addressing time-series applications.
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