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III International Symposium on “Generation and Transfer of Knowledge for Digital Transformation "SITIC 2025"

III International Symposium on “Generation and Transfer of Knowledge for Digital Transformation

SITIC 2025

AI AND CLIMATE CHANGE: EMISSIONS SCENARIOS AND RAINFALL PATTERNS
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Abstract

Problematic: The use of artificial intelligence techniques for rainfall prediction is a robust method, especially applicable in vulnerable regions such as Villa Clara, Cuba. By integrating historical series with climate projections generated by the HadRCM model (PRECIS), the accuracy of forecasts is increased and a detailed analysis of variations associated with climate change is facilitated, establishing a solid basis for the development of mitigation and adaptation strategies in environmental risk management.

Objective: Develop and implement a predictive model based on a neural network LSTM, which allows forecasting rainfall up to 2099 and assessing the impact of climate change in the region, identifying the predominant climate scenario by using classification algorithms.

Methodology: Daily data from five weather stations were analyzed, adjusting the neural network using scaling techniques, Walk-Forward cross-validation and hyperparameter optimization with Keras Tuner.

Results: The resulting model showed a MAE error of 0.19 and an MSE of 0.05, evidencing its high accuracy. Additionally, the KNN algorithm determined that the projections align with the high emissions scenario (RCP 8.5).

Conclusions: The RCP 8.5 scenario, associated with a sustained increase in greenhouse gas emissions, would lead to significant changes in rainfall patterns, a crucial aspect for water and agricultural planning. Thus, the usefulness of artificial intelligence in the improvement of climate projections and in the development of adaptation strategies in the face of climate change.

Resumen

Problemática: El uso de técnicas de inteligencia artificial para la predicción de precipitaciones constituye un método robusto, especialmente aplicable en regiones vulnerables como Villa Clara, Cuba. Al integrar series históricas con las proyecciones climáticas generadas por el modelo HadRCM (PRECIS), se incrementa la precisión de los pronósticos y se facilita un análisis detallado de las variaciones asociadas al cambio climático, estableciendo una base sólida para el desarrollo de estrategias de mitigación y adaptación en la gestión de riesgos ambientales.

Objetivo: Desarrollar e implementar un modelo predictivo basado en una red neuronal LSTM, que permita prever las precipitaciones hasta el año 2099 y evaluar el impacto del cambio climático en la región, identificando el escenario climático predominante mediante el uso de algoritmos de clasificación.

Metodología: Se analizaron datos diarios de cinco estaciones meteorológicas, ajustando la red neuronal mediante técnicas de escalado, validación cruzada Walk-Forward y optimización de hiperparámetros con Keras Tuner.

Resultados: El modelo resultante mostró un error MAE de 0.19 y un MSE de 0.05, evidenciando su alta precisión. Adicionalmente, el algoritmo KNN determinó que las proyecciones se alinean con el escenario de emisiones altas (RCP 8.5).

Conclusiones: El escenario RCP 8.5, asociado a un incremento sostenido en las emisiones de gases de efecto invernadero, conllevaría cambios significativos en los patrones de lluvia, aspecto crucial para la planificación hídrica y agrícola. De esta forma, la utilidad de la inteligencia artificial en la mejora de las proyecciones climáticas y en el desarrollo de estrategias de adaptación frente al cambio climático.

About The Speaker

Julio Enrique Rojas Cantero

Julio Enrique Rojas Cantero

Centro Meteorologico Provincial de Villa Clara Flag of Cuba

Discussion

Practical Info
Presentation
Spanish / Español
October 21, 2025 11:40 AM
5 minutes
Hotel Grand Memories Cayo Santa María
Authors
Julio Enrique Rojas Cantero
Ing. Leidybell Leyva Rodríguez
Ismabel María Domínguez Hurtado
Keywords
cambio climático
climate change
lstm
neural networks
precipitación
precipitation
rcp
redes neuronales
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