T E L K O M N I K T elec o m m un ica t io n,  Co m pu t ing ,   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.   18 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 0 ,   p p .   2 5 2 5 ~ 2 5 3 2   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   ac cr ed ited   First Gr ad b y   Kem en r is tek d i k ti,  Dec r ee   No : 2 1 /E/KPT /2 0 1 8   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 /TE L KOM NI K A. v 1 8 i5 . 1 4 8 8 7     2525       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   Prec ipi tatio n pre diction usi ng  r ecu rrent n eura l n etw o rks    a nd lon g  sho rt - t e rm memo ry       M is hk a   Aldity a   P ria t na 1 E s m er a lda   C.   Dj a m a l 2   1 De p a rt m e n o M e teo r o l o g y ,   I n st it u Te k n o lo g Ba n d u n g ,   In d o n e si a   2 De p a rt m e n o In fo rm a ti c s ,   Un i v e rsitas   Je n d e ra Ac h m a d   Ya n i,   In d o n e sia       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   9 2019   R ev is ed   Ap r   12 2 0 2 0   Acc ep ted   May   1 2 0 2 0       P re d ictio n   o m e teo r o lo g ica v a ria b les   su c h   a p re c ip it a ti o n ,   tem p e ra tu re ,   wi n d   sp e e d ,   a n d   so lar  ra d iatio n   is  b e n e ficia fo h u m a n   li fe .   T h e   v a riab le  o b se rv a ti o n d a ta  is  a v a il a b le  fro m   ti m e   to   ti m e   fo m o re   th a n   th i rty   y e a rs,  sc a tt e re d   e a c h   o b se r v a ti o n   sta ti o n   m a k e th e   o p p o rtu n it y   to   m a p   p a tt e rn i n to   p re d ictio n s.   Ho we v e r,   th e   c o m p le x it y   o f   we a th e v a riab les   is   v e ry   h ig h ,   o n e   o wh ich   is  i n flu e n c e d   b y   De c a d a p h e n o m e n a   su c h   a El - Ni n o   S o u th e rn   Os c il latio n   a n d   IOD .   Wea t h e p r e d ictio n c a n   b e   re v iew e d   f o t h e   d u ra ti o n ,   p re d ictio n   v a riab les ,   a n d   o b se rv a ti o n   sta ti o n s.   Th is  re se a rc h   p r o p o se d   p re c ip it a ti o n   p re d ictio n   u sin g   re c u rre n n e u ra n e two r k a n d   lo n g   sh o rt - term   m e m o ry .   Ex p e rime n ts  we re   c a rried   o u u si n g   th e   p re d ictio n   d u ra t io n   fa c to r ,   th e   p e ri o d   a a   fe a tu re   a n d   t h e   a m o u n t   o f   d a ta  se u se d ,   a n d   th e   o p ti m iza ti o n   m o d e l.   T h e   re su lt s   sh o we d   t h a th e   ti m e - lap se   a a   sh o rter  fe a tu re   g iv e g o o d   a c c u ra c y .   Also ,   th e   d u ra ti o n   o we e k ly   p re d icti o n p r o v i d e m o r e   a c c u ra c y   th a n   m o n th ly ,   wh ich   is 8 5 . 7 1 %   c o m p a re d   to   8 3 . 3 3 %   o f   th e   v a li d a t io n   d a ta.   K ey w o r d s :   Dee p   lear n in g   L o n g   s h o r t - ter m   m e m o r y   Me teo r o lo g y   d ata   Pre ci p itatio n   p r ed ictio n   R ec u r r en t n eu r al  n etwo r k s   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   E s m er ald C o n tess Djam al,     Dep ar tm en t o f   I n f o r m atics,   Un iv er s itas   J en d er al  Ach m ad   Yan i,   T er u s an   J en d er al  Su d ir m an   C i m ah i   St. ,   I n d o n esia.   E m ail:  esm er ald a. co n tess a@ le ctu r e. u n jan i.a c . id       1.   I NT RO D UCT I O N   I n d o n esia  is   b etwe en   th I n d ia n   Oce an   an d   th Pacif ic  Oce a n   an d   two   co n tin e n ts ,   esp ec ially   Asi an d   Au s tr alia,   s o   th clim ate  o f ten   ch an g es  a n d   is   in f lu en ce d   b y   m an y   f a cto r s .   Oth er   p h e n o m e n a,   s u ch   as  E l - Nin o   So u th er n   Oscill atio n   ( E NSO) ,   ad d   to   th co m p lex i ty   o f   t h en v ir o n m e n t   [ 1 ] .   Pre cip it atio n   is   p ar o f     th clim ate  th at  h as  v er y   co m p licated .   I ts   ch ar ac ter is tic  in   ev er y   ar ea   is   in d ee d   d if f e r en f r o m   o n an o th e r .   I is   af f ec ted   b y   m a n y   f ac to r s   lik g eo g r a p h ic,   to p o g r a p h ic,   an d   m o n o g r ap h ic.   I s lan d   s tr u ctu r an d   o r ien tatio n   h av e   n o b ee n   ca lcu l ated .   As  r esu lt,  th p r ec ip itatio n   d is tr ib u tio n   p atter n s   ar n o p r e v alen in   ea ch   ar ea   with   o th er s   in   b r o ad   s co p e.   B esid es  th at,   E NSO  in f lu en ce s   alm o s t   7 0 o f   th ch an g o f   p r ec ip itatio n   in   I n d o n esia     in   th Ma r itime   C o n tin en t   [ 2 ] .   I n   m ea n wh i le,   o th e r   p a r ts   o f   th wo r ld   m ar k ed   b y   th d is p lace m en o f   "wa r m   p o o l"  a n d   clo u d   f o r m atio n   o r d in ar y   o cc u r r ed   in   I n d o n esia  s ea   g o   ea s ter ly   to   t h m id d le  o f   th Pacif ic     Oce an .   T h is   p h en o m en o n   ca n   d eg r ad t h p r ec i p itatio n   in   s e v er al  p ar ts   in   th Pacif ic  ar e a   s o   th at  it  r u n s   in to   d r o u g h [ 3 ] .   W ith   its   d y n am is m ,   p r ec ip itatio n   co u ld   n o b d is co v er ed   p r ec is ely .     Pre cip itatio n   is   an   ess en tial  p h en o m e n o n   i n   th clim ate  s y s tem ,   w h ich   is   ch ao tic  a n d   g r e atly   af f ec t s   all  asp ec ts   o f   li fe ,   s u ch   as  t h a v ailab ilit y   o f   wate r   r eso u r ce s ,   u r b an   p lan n i n g ,   a g r icu ltu r e ,   an d   f in an cial  s ec u r ity Ov er   th e   p ast  f ew  y ea r s ,   r esea r ch   o n   p r ec ip itatio n   p r ed ictio n   is   o v er g r o win g .   M an y   m o d els  h av b ee n   co u l d   im p r o v e   th ac c u r ac y   o f   p r ec ip itatio n   p r e d ictio n   [ 4 ] .   Me an wh ile,   th life   cy cle  th at   f o r m s   s p ec if ic   p atter n s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 0 :    2 5 2 5   -   2532   2526   d ep en d s   o n   m o n e y   an d   tim [ 5 ] .   I n d ee d ,   d aily   r ain f all  is   r an d o m .   B u in   th lo n g   r u n ,   h a v p ar ticu lar   m o d el   th at  ca n   b id en tifie d .   I t' s   ju s also   p ay in g   atten tio n   to   m an y   f ac to r s   th at  ar u n ce r tain ,   s u c h   as  clim ate  zo n es,   s u n s p o ts ,   tid es,  atm o s p h er ic  ci r cu latio n ,   an d   o th e r   h u m an   ac t iv ity   f ac to r s   [6 7] .   C lim ate  p ar am eter   d ata   p r o v id ed   b y   th e   Me teo r o lo g y ,   C lim ato lo g y ,   an d   Geo p h y s ics  Ag en c y   ( B MK G)   d aily ,   ex ce p f o r   p r ec ip itatio n   p r o d u ce d   ev er y   h o u r   o f   ea ch   s tatio n .   T h e   u s o f   tim a n d   p r ed ictio n   lo ca tio n   a r ea ,   clo s ely   r elate d   to   th e   u s e   o f   u s ag e.   B ased   o n   th ter r ito r y   o f   u s e,   s o m e   s tu d ies u s g lo b al  ar ea   [ 8 ]   w h ile  o th er   s tu d ies  ar p r ed ictiv o f   s p ec if ic  r eg io n s   [ 9 ] .   Me an wh ile,   clim ate  p r ed ictio n   h as  ti m f r am e ,   s u ch   as  d aily   [ 8 ]   o f   s o lar   f o r ec asti n g ,   hour s   o f   win d   s p ee d   [ 9 ] h o u r s   o f   tem p er atu r [ 1 0 ] ,   m u lt i - s tep   tim o f   win d     s p ee d   [ 1 1 ] ex tr em e   clim ate  e v er y   d ay   [ 5 ] .   Oth e r   r esear c h   esti m a ted   r ain f all  in   s h o r t im o r   h o u r s   [ 1 2 ]   d ay s   [ 1 3 ] ,   wee k s   [ 1 4 ] So m r esear ch   p r ef e r s   p r ec ip itatio n   p r ed ictio n   in   p er io d s   m o n th l y   with   E NSO  [ 1 5 ]   a n d   y ea r ly   [ 1 6 ]   to   h el p   in   p r o p e r   ag r icu ltu r al   p lan n i n g .   T h is   s t u d y   co m p a r e d   th e   esti m ated   wee k ly   an d   m o n th ly   p r ec ip itatio n   m o d els.   W ea th er   f o r ec asti n g   is   n ew  r esear c h   p r o b lem   b ec au s its   ap p licatio n   is   ex ten s iv in   m an y   s ec to r s ,   s u ch   as  ag r icu ltu r to   f lig h n av ig atio n .   T h ch allen g o f   cl im ate  p r ed ictio n   is   to   ch o o s th r ig h v ar ia b les    an d   d ata  s ets  an d   t o   ch o o s r ep r esen tativ m o d els  to   b ab le  to   ex p lo r h id d en   s tr u ctu r a p atter n s   in   lar g e   d ataset   [ 1 5 ] .   Un f o r tu n ately ,   it  is   n o c o n v e n ien ca s e.   Pre cip itatio n   is   v er y   co m p licated   ev en b ec au s it   h ap p en s   r an d o m ly   a n d   d ep e n d s   o n   n u m er o u s   f ac to r s   lik tem p er atu r e ,   h u m id ity ,   win d   s p ee d ,   an d   clo u d   p r ess u r e.   B esid es th at,   th d ep en d en t v ar ia b les wh ich   ar p o s s ib le  to   af f ec t p r ec ip itatio n   ar e   n o t c o n s tan t e v en   it  ca n n o b s u r e   h o m an y   f ac to r s   m ay   im p ac th e   r ain f all .   I m a k es  th i n p u t   p ar am eter s   to   th m o d el  m a y   n o ad eq u ate  to   p r ed ict  p r ec i p itatio n   p r ec is ely   [ 1 7 ] .   C lim ate   f o r ec asti n g   m ad e   atten tio n   to   m an y   r esear ch er s   of   v ar io u s   b ac k g r o u n d s   d u to   its   ef f ec o n   g lo b al  h u m an   life .   T h s u p p o r o f   c o m p u ter   tech n o lo g y   an d   ac ce s s ib ilit y   to   o b tain   b ig   d ata   o f   wea th er   o b s er v atio n   r ec en t ly   m ad m an y   r esear ch er s   ar e   en co u r a g ed   to   lear n   m o r a b o u t   th p atter n   in   th e   lar g e   d ataset  o f   wea th er   p r e d ictio n .   I t   ca n   p r e d ict  wea th e r   f o r ec asti n g   u s in g   m ac h in lear n in g .   T h m et h o d   m ak es  p o s s ib le  lear n i n g   t h p atter n   o f   p r ec ip itatio n   with   o t h er   v a r iab les  in   tim s er ies  b ef o r e.   R eg r ess io n   p r o b lem s   p r o v id s o m ch allen g in g   r esear ch   in   th f ield   o f   m ac h in lear n in g ,   in clu d in g   wea th e r   d ata.   R ain f a ll  is   p r im ex am p le  b ec au s i s h o ws  u n iq u c h ar ac ter is tics   with   h ig h   v o latilit y   an d   ch a o tic  p atter n s .   T h e r ef o r th m ac h in lea r n in g   m eth o d   ca n   o u tp er f o r m   o th er   m et h o d s   [4 ] .   Pre d ictio n   v ar iab les  o f   clim ate  wh ich   m ay   n o b clea r ly   u n d er s to o d ,   tr a d itio n al  lin ea r   f o r ec asti n g   tech n iq u es  ar ill - eq u ip p e d   to   h an d le,   o f ten   p r o d u cin g   u n s atis f ac to r y   r esu lts .   Pre v io u s   r esea r ch   u s in g   s tatis tical  b ias  co r r ec tio n   o n   th o u tp u o f   th d aily   clim ate  m o d el  in   E u r o p [ 1 8 ]   im p r o v ed   to   s ee   t h r elatio n   b etwe en   E C MW F a n d   th Me teo r o lo g y ,   C lim ato lo g y ,   an d   Geo p h y s ics Ag en cy   ( B MK G)   [ 1 9 ] .   T h r esear ch   r esu lted   in   th v alu e   o f   th t r an s f er   f u n ctio n   f o r m e d   f r o m   th b ias  co r r ec tio n   p r o ce s s   ca n   b e   u s ed   to   im p r o v e     th d is tr ib u tio n   o f   th e   2 0 1 6   r ai n f all  p r e d ictio n   o n   th e   is lan d   o f   B ali,   to   o b tain   b etter   p r ed ic tio n .   I n   m ea n wh ile,   s o m r esear ch   in cr ea s in g ly   r e s o r ts   to   tech n iq u es  th at  ar h eu r is tic  an d   n o n - lin ea r .   Su ch   m eth o d s   u s n eu r a l   n etwo r k   m o d els  [ 2 0 ]   with   m ac h in e - lear n in g r eg r ess io n ,   an d   clu s ter in g .   Oth er   r esear ch   u s ed   d y n am ic  r eg io n al   co m b in ed   s h o r t - ter m   r ain f all  f o r ec asti n g   ap p r o ac h   ( DR C F)  to   im p r o v m u lt ilay er   p e r ce p tr o n   a n d   PC A.     T h s tu d y   g av ac cu r ac y   7 5 - 9 2 % b u t d ep e n de d   o n   t h n u m b er   o f   ML [ 2 1 ]     W ea th er   d ata  p r ed ictio n   h as   its   ch ar ac ter is tics ,   wh ich   d ep e n d   o n   th v ar iab ilit y   o f   th ese   v ar iab les.   R ain f all  is   v er y   v ar iab le   co m p ar ed   to   s o lar   r ad iatio n ,   win d   s p ee d ,   an d   tem p er atu r e.   Of   c o u r s e,   th is   co n d itio n   h as  an   im p ac o n   p r e d ictio n   a cc u r ac y ,   as  p r ev io u s   s tu d ies  p r ed ictin g   wea th e r   a n d   tem p er atu r p r o v id e   b etter   ac cu r ac y   th a n   r ea o n es  s o   t h at  th ey   ca n   b e   u s ed   in   r ea l - tim e   [ 1 6 ] .   Oth er   r esear ch   d ev elo p ed   t o   p r ed ict  tem p er atu r an d   h u m id ity   [ 2 2 ] .   Dee p   lear n in g   is   n ew  co m p u tin g   in   d ata  m in in g   a n d   m ac h in lear n in g   [ 6 ]   n eu r al  n etwo r k   with   d ee p   ar ch itectu r es  h as  b ec o m a   k in d   o f   p o wer f u l   to o t o   r etr iev e   th e   h ig h - lev el  ab s tr ac t   f ea tu r es  o f   b ig   d ata.   So m e   m eth o d s   th at   ar o f ten   u s ed   i n   d ee p   lear n i n g   ar e   co n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k   ( C NN) ,   wh ich   co n v o l u tes  with   f ix e d   s ize  k er n el.   W ea th er   d ata  ca n   b v iewe d   as  im ag e r y ,   s o   it  ca n   b r eso lv ed   with   C NN  [ 2 3 ] Ho wev er ,   f o r   lim ited   im ag s eg m en t,  it  in d ee d   will  co llid with   m em o r y   l im itatio n s ,   s o   o th er   m eth o d s   ar n ee d ed .   On wa y   th at  ca n   b u s ed   is   L STM   f o r   r ai n f all  p r e d ictio n   [ 2 4 ] .   Usi n g   C NN  ca n   b m o d if ied   in   o n d im en s io n ,   f o r   ex am p le,   f o r   s u n lig h t p r ed ict io n   [ 2 5 ] an d   p r ed ict  p r ec i p itatio n   [ 2 6 ] .   Me an wh ile,   f o r   tim s er ies  o f t en   u s R NN.   T h u n iq u e n ess   o f   th R NNs  is   th f ee d b ac k   c o n n ec tio n ,   wh ich   co n v ey s   in ter f er e n ce   in f o r m atio n   at  t h p r e v io u s   in p u th at  will  b ac co m m o d ated   to   t h f o llo win g   f ac ts .   T h R NN  ca n   s tu d y   s eq u en tia o r   tim e - v ar y in g   p atter n s   s o   th at  it  is   to o ls   in   m o d elin g   in tr icate   wea th er   d ata   p atter n s   with   ac cu r ate  m u lti - s tep   esti m ates   [ 2 7 ] .   T h is   r esear ch   p r ed icts   r ain f all  in   th B an d u n g   ar ea ,   wh ich   is   th ce n ter   o f   th b asin ,   wh ich   h as  h eig h o f   7 9 1 m   ab o v s ea   lev el  ( ASL) .   T h h ig h est  p o in is   in   th No r th   with   a n   altitu d e   o f   1 0 5 0   m   a b o v s ea   lev el,   an d   th lo west  p o in is   in   th s o u th   with   a n   elev atio n   o f   6 7 5   m   ab o v s ea   lev el.   T h ar ea   s u r r o u n d e d   b y   m o u n tain s   f o r m s   th city   o f   B an d u n g   in to   k in d   o f   b asin   ( B an d u n g   B asin ) .   T h s u r r o u n d in g   m o u n tain   clim ate  s ig n i f ican tly   a f f ec ts   th B an d u n g   city   clim ate .   Ho wev er ,   in   r ec en t   y ea r s ,   th e   tem p er at u r e   h as  b ee n   in cr ea s in g ,   a n d   th r ain y   s ea s o n   b ec o m es  m o r p r o lo n g ed   th an   u s u al.   I n   p as y ea r s ,   th r ain y   s ea s o n   is   m o r in ten s iv h ap p en i n g   in   B an d u n g .   Natu r ally ,   B an d u n g   is   q u ite  a   co o ar ea .   Du r in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l       P r ec ip ita tio n   p r ed ictio n   u s in g   r ec u r r en t n eu r a l n etw o r ks a n d   ( Mis h ka   A ld itya   P r ia tn a )   2527   th y ea r   2 0 1 2 ,   r ec o r d ed   th at  th h ig h est  tem p er atu r in   B an d u n g   r ea ch e d   3 0 . 9 C ,   wh ich   o c cu r r ed   in   Sep tem b er ,   an d   th lo west tem p er at u r in   B an d u n g   in   2 0 1 2   was 1 7 . 4 C   t h at  h ap p e n ed   in   J u ly .     T h is   p ap er   p r o p o s ed   p r ec ip itatio n   p r ed ictio n   m o d el  o f   th B an d u n g   r eg i o n   u s in g   p r e cip itatio n h u m id ity ,   tem p e r atu r e,   s o lar   r a d iatio n   o f   3 6 - y ea r s   b e f o r e .   T h e   m o d el  u s in g   R NNs  with   lo n g   s h o r t - ter m   m e m o r y   ( L STM )   to   p r e d ict  p r ec ip itati o n .   T h e   u n i q u e n ess   o f   th R NNs  is   th f ee d b ac k   co n n ec ti o n ,   wh ich   co n v ey s   in ter f er en ce   in f o r m atio n   at  th p r ev io u s   in p u th at  will  b ac co m m o d ate d   to   th n ex d ata .   Ma ch in lear n in g   u s ed   th is   m o d el  Netwo r k   b ase d   o n   co n s ec u tiv tim with   p r io r   clim ate  d ata ,   s o   p r o d u ce d   r ain f all  p r ed ictio n .   T h in p u v a r iab les  o f   m ac h in lear n in g   ar m in im u m   tem p er atu r e,   m ax im u m   tem p er atu r e,   av e r ag e   tem p er atu r e,   r elativ h u m id it y ,   d u r atio n   o f   s u n   r ad iatio n ,   av er ag win d   s p ee d ,   m ax im u m   win d   s p ee d ,   an d   p r ec ip itatio n   to   p r ed ict  r ai n f all  in   ce r tain   p e r io d .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1    D a t a   s et   W ea th er   d ata  p r o v id ed   b y   th I n d o n esian   Ag en cy   f o r   Me teo r o lo g ical,   C lim ato lo g ical ,   an d   ( B MK G)   f r o m   1 9 8 1   to   2 0 1 7 .   T h is   r esea r ch   u s in g   th e   B an d u n g   city   r e g io n   in   th e   an aly s is .   Data s ets  p r o v id e d   c o n s is ts   o f   eig h v a r iab les  ( m in im u m   te m p er atu r e,   m ax i m u m   tem p er atu r e,   a v er ag e   tem p er at u r e,   r elativ h u m id ity ,   d u r atio n   o f   s u n   r ad iatio n ,   a v er ag win d   s p ee d ,   m a x im u m   win d   s p ee d ,   an d   p r ec i p itatio n )   of   3 6   y ea r s     ( 1 9 8 1 - 2 0 1 7 ) .   T h is   r esear ch   u s ed   two   p er io d s   o f   p r ec ip i tatio n   p r e d ictio n ,   m ain ly   we ek ly   a n d   m o n t h ly   co n f ig u r atio n s .   T h v alu es  o f   clim ate  v ar iab les  in   th at  p er io d   ar th d aily   av er ag es ,   m in i m u m   o r   m ax im u m .   T h er a r f o u r   s ce n ar io s   i n   th e   ex p e r im en t,   p ar ticu lar ly ,   v ar i atio n s   in   th e   am o u n t   o f   tr ain in g   d ata   ( 1 0   y ea r s   an d   f iv y ea r s ) ,   a n d   th e   d u r atio n   o f   th p r e d ictio n s   ( m o n th ly   a n d   wee k ly )   with   d etails:     10 - y ea r s : a n n u al  ( 4 3 2   d ata  s ets,  o v er lap   1 1   m o n th s )     10 - y ea r s : m o n th ly   ( 1 8 7 2   d ata  s ets,  o v er lap   5 0   w ee k s )     5 - y ea r s : a n n u al  ( 8 6 4   d ata  s ets,  o v er lap   1 1   m o n th s )     5 - y ea r s : m o n th ly   ( 3 7 4 4   d ata  s ets,  o v er lap   5 0   wee k s )   All o f   th m o d els,  7 5 % is   u s ed   f o r   t r ain in g   d ata,   an d   2 5 % is   u s ed   f o r   n o n - tr ain in g   o r   test   d ata.       2 . 2 .   P re cipita t i o n pre dict io n m o del   T h d esig n   o p r ec i p itatio n   p r e d ictio n   u s in g   R NN  an d   L STM   is   s h o wn   in   Fig u r 1 .   Pre d ictio n   ch o o s es  o n o f   ten   class es  wi th   s p e cif ic  in ter v al.   Pas r esear ch   u s e d   m u ltiv ar iates  f o r   r ain f all  p r ed ictio n   [ 2 8 ]   with   R NN  an d   L STM .   So m etim es,  clim ate  d ata  h as  m is s in g   o r   lo s o b s er v atio n .   T h er ef o r e,   th d ata  n ee d   to     p r ep ar au t o m atica lly   b ef o r e   th n ex p r o ce s s .   So m s o lu tio n   is   an   in ter p o latio n   o f   s o m av ailab le  d ata,   m u ltiv ar iate  [ 2 9 ] ,   o r   p r ed ict  t h m is s in g   u s in g   r ef in em e n f u n ctio n   [ 1 0 ] .   Me an wh ile,   B MK p r o v id es  d aily   d ata.   T h er e f o r e,   wee k ly   an d   m o n th ly   p r ed ictio n s   n ee d   to   co n v er d aily   o r   wee k ly   d ata.   So m s tu d ies  u s e d     th av er a g v alu e   in   t h is   tim f r am s o   th at  it   r ef lects  its   p r o je ctio n s   [ 3 0 ] .   T h is   r esear ch   u s ed   v ar io u s   v a r iab les,  i.e . ,   m in im u m   tem p er at u r e,   m ax im u m   tem p e r atu r e,   av er a g e   tem p er atu r e,   r elativ h u m id it y ,   d u r atio n   o f   s u n   r ad iatio n ,   av er a g win d   s p ee d ,   m ax im u m   win d   s p ee d ,   an d   p r ec ip itatio n ,   wh ich   h av d if f er e n u n its .   T h er ef o r e,   all  d atasets   b ef o r en ter in g   th R NN  ar n o r m alize d   ea r lier   [ 1 8 ,   2 5 ]   u s in g   ( 1 ) .   T h n o r m aliza tio n   tak e   th m ax im u m   an d   m in im u m   v alu es   o n   th 0 - 1   s ca le.     =    (   )   (   )    (   )           ( 1 )     B ased   o n   th f o r ec ast  p er io d ,   it  is   d iv id ed   in to   two   m o d els,  i.e . ,   wee k ly   an d   m o n th ly .   T h e   r esu lts   o f   th s tu d y   ar th en   co m p ar ed   an d   ca n   b u tili ze d   f o r   th eir   in d iv id u al  n ee d s .   W h en   u s ed   f o r   f lo o d   d is aster   m an ag em en t,  t h s elec tio n   o f   th wee k   is   m o r ap p r o p r iate,   tak in g   in to   ac c o u n th ca r r y i n g   ca p ac ity   o f   s o il   ab s o r p tio n .   W h ile  th r an g o f   th p lan tin g   s ea s o n   ca n   u s m o n th ly   p er io d ,   R NN  ca n   ad ap to   f lex ib le     class es  [ 2 9 ] .   I ca n   tr u e   p er io d   o r   p s eu d o   p e r io d .   I n   th m ea n tim e,   we  u s ed   r ain f all  p r ed ic tio n s   with   ce r tain   r an g o f   1 0   p r e - d eter m i n ed   c lass es,  i.e .   <   6 0   m m ,   6 0 - 1 2 0 ,   1 2 0 - 180 ,   1 8 0 - 2 4 0 ,   2 4 0 - 3 0 0 ,   3 0 0 - 3 6 0 ,   3 6 0 - 4 2 0 ,     420 - 4 8 0 ,   4 8 0 - 5 4 0 ,   an d   5 4 0   m m   as  s h o wn   in   Fig u r e   1 .   T h en   g o   to   th s ec o n d   s tep   with   R NN.   T h d r o p o u lay er s   u s ed   t o   m in im ize   th e   n u m b er   o f   in p u n e u r o n s   0 . 5   p r o b ab ilit y   th at   in p u n e u r o n   to   th n ex t   s tep   is   4 8 0 .   T h th ir d   s tep   is   L STM   lay er   2 ,   with   th in p u d r o p o u lay e r   u s in g   ( 2 ) - ( 7 ) .   T h f o u r th   s tep   is   th d en s lay er   u s in g   th s ig m o id   f u n ctio n ,   wh er th f in al  r esu lt  f r o m   th p r e v io u s   is   en ter ed   in to   ( 1 )   to   p r o d u ce   a   n ew  weig h t.     2. 3 Rec urre nt  neura l net wo rk s   Dee p   lear n in g   tech n iq u es  h a v b ee n   s u cc ess f u lly   ap p lied   t o   s o lv m an y   p r o b lem s   in   clim ate  an d   g eo s cien ce   u s in g   m ass iv e - s ca led   o b s er v ed   an d   m o d ele d   d a ta  [ 3 1 ] .   On m eth o d   o f   d ee p   lear n in g   is   R NN Pre v io u s   r esea r ch   p r o p o s ed   t r ain in g   th r ee   m o d els  o f   d ee p - lear n in g R NN,   co n d itio n al  r e s tr icted   b o ltzm an n   m ac h in ( C R B M) ,   an d   C NN   u s in g   E NSO  an d   W ea th er   d ataset  [1 5] .   T h e   b est  ac cu r ac y   was  R NN  u n til  8 4 %   of   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 0 :    2 5 2 5   -   2532   2528   p r ec ip itatio n   f o r ec asti n g   u s i n g   d ee p   b elief   n etwo r k   ca lled   DB NPF   [ 6 ] .   T h r e s ea r ch   estab lis h ed     th ch ar ac ter is tics   o f   en v ir o n m en tal  f ac to r s   an d   f u tu r p r e cip itatio n .   Oth er   s tu d ies   p r o p o s ed   to   p r ed ict  th ex tr em wea th er   u s in g   Ar tific ial  Neu r al  Netwo r k   an d   Su p p o r t V ec to r   Ma ch in es  [ 3 2 ]   R NN   wo r k s   r esem b le  th wo r k in g s   o f   t h b r ai n ,   s u ch   as  s en d in g   an d   r ec eiv i n g   in f o r m atio n .   Similar ly ,   th wo r k   o f   th e   R NN  b r ain   ca n   also   s en d   an d   r ec eiv d a ta   f r o m   a   n eu r o n   to   a n o th e r   n eu r o n .   I n   g en er al,     th h u m an   b r ain   is   u s ed   to   m ak d ec is io n s ,   an d   in   th p r o ce s s   o f   m ak in g   r atio n al   d ec is io n ,   o f ten   tak e s   in to   ac co u n th p ast.  R NN  is   es s en tially   an   ar tific ial  n eu r al  n e two r k   th at  u s es  r ec u r r en ce   b y   u tili zin g   p ast  d ata.   R NN  ca n   p r e d ict  a   s i tu atio n   in   th f u tu r [ 1 5 ] ,   an d   ca n   also   c lass if y   [ 3 3 ] .   R NN   h as  a n   a r ch i tectu r th at   ca n   b e   u s ed   f o r   d ata  i n   th f o r m   o f   s eq u en ce   o r   lis t,  as  s h o wn   in   Fig u r e   2 .   R NN  is   m o d if icatio n   o f   th e   Feed f o r war d   Neu r al  Netwo r k   with   th c h ar ac ter is tic  o f   u s in g   f ee d b ac k   f r o m   o u t p u t to   in p u t.       W e a t h e r   T r a i n i n g   D a t a   W e i g h t T r a i n i n g   u s i n g   R e c u r r e n t   N e u r a l   N e t w o r k s L S T M   L a y e r   1   ( R e l u ) D r o p o u t   L a y e r   ( 0 . 2 ) L S T M   L a y e r   2   ( S i g m o i d ) D e n s e   L a y e r   ( s i g m o i d ) W e a t h e r   D a t a W e e k l y   o r   m o n t h l y P r e d i c t i o n   R a i n f a l l   u s i n g   R e c u r r e n t   N e u r a l   N e t w o r k s L S T M   L a y e r   1   ( R e l u ) D r o p o u t   L a y e r   ( 0 . 2 ) L S T M   L a y e r   2   ( S i g m o i d ) D e n s e   L a y e r   ( s i g m o i d ) < 6 0 6 0 - 1 2 0 1 2 0 - 1 8 0 1 8 0 - 2 4 0 2 4 0 - 3 0 0 3 0 0 - 3 6 0 3 6 0 - 4 2 0 4 2 0 - 4 8 0 4 8 0 - 5 4 0 > 5 4 0 P r e - P r o c e s s i n g M i s s i n g   d a t a   h a n d l i n g C o n v e r t   t o   p e r i o d e N o r m a l i z e P r e - P r o c e s s i n g M i s s i n g   d a t a   h a n d l i n g C o n v e r t   t o   p e r i o d e N o r m a l i z e I n t e r v a l   p r e c i p i t a t i o n   p r e d i c t i o n   ( t e n   c l a s s e s )     Fi g u r 1 .   Pre cip itatio n   p r ed icti o n   m o d el       y t h 1 U V W = x t y 0 h 0 U V W x 0 y 1 h 1 U V W x 1 y 2 h 2 U V W x 2 . . . y t - 1 h t U V W x t - 1 y t     Fig u r 2 .   R NNs a r ch itectu r e       I n   th Ar ch itectu r o f   R NNs,  th er ar s ev er al  co n n ec tio n s   f r o m   o n n e u r o n   to   o n o f   th n e x n eu r o n s .   R NN  is   p r o ce s s ed   in   s eq u en ce   of   tim e .   So   th at  ea ch   in f o r m atio n   h as  r elatio n s h ip   with   o n an o th er .   T h is   way   m ak es  th e   R NN  h as  a   m e m o r y   th at  f u n ctio n s   to   r e m em b er   th e   r esu lts   o f   th e   p r ev i o u s   p r o ce s s   th at  will  b e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l       P r ec ip ita tio n   p r ed ictio n   u s in g   r ec u r r en t n eu r a l n etw o r ks a n d   ( Mis h ka   A ld itya   P r ia tn a )   2529   u s ed   in   th e   n ex t   p r o ce s s .   Ho w ev er ,   wh e n   th R NN  p r o ce s s es  q u ite  l o o f   d ata,   it   h as  d if f ic u lty   in   m ai n tain in g   in f o r m atio n   f r o m   th e   p r ev i o u s   s tep s .   T h f ir s h id d en   lay e r   h as  th weig h o b tain ed   f r o m   th in p u la y er ,   a n d   at  ea ch   lay er   will  r ec eiv th weig h o f   th p r io r   lay er .   T h en ,   th ca lcu latio n   o f   th n ex h id d en   lay er   u s es    th ap p r o p r iate  en tity   in   th e   p r ev io u s   in p u t a n d   h id d e n   lay er .   Me an wh ile,   th e   f o r ec ast f o r   t h o u tp u t la y er   u s es   th l ast  h id d en   lay er .   Fo r   t h p r o ce s s   o f   ca lcu latin g   th e   h id d e n   lay er   u s in g   f u n ctio n s   th at  ca n   b s ee n   in   ( 2 )   an d   th ca lcu latio n   o f   o u t p u t u s in g   s o f tm ax   f u n ctio n   wh ic h   ca n   b s ee n   in   ( 3 ) .     ( ) = ta n h ( ( ) + ( 1 ) + )             ( 2 )     ( ) =   ( ( ) + )               ( 3 )     I n   th is   s tu d y ,   th e   d ata   co llectio n   th at   was  p r o ce s s ed   c o n s is ts   o f   v ar io u s   k in d s   o f   d ata  s eq u en ce s   s u ch   as  m eteo r o lo g y   v ar iab les ,   s o   i is   n ec ess ar y   to   g r o u p   d ata  i n   th i n p u t   lay er   t o   p r o v id e   t h tr ain in g   p r o ce s s .   Ho wev er ,   R NN  h as  th d i s ad v an tag o f   s h o r t - ter m   m em o r y .   T h er ef o r e,   in   m ak in g   p r e d ictio n s   u s in g   q u ite  lo t   o f   d ata,   R NN  h as  s ev er al  v ar iatio n s   to   s o lv th p r o b lem .   T h g ate  is   th g ate d   r ec u r r en u n it  ( GR U) ,   b ac k p r o p ag atio n   th r o u g h   tim e   ( B PTT ) ,   an d   L STM .   T h is   r e s ea r ch   u s e d   lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM )   to   o v er co m e   th v a n is h in g   g r ad i en [ 3 4 ]   T h R NNs  tr ain in g   p r o ce s s   is   s im ilar   to   n eu r al  n etwo r k   tr ai n in g   u s in g   b a ck p r o p ag atio n   alg o r ith m   b u with   f ew  cy cles.  T h p a r a m eter   th at  s h ar ed   eq u ally   in   ev er y   tim s tep ,   s o   g r ad ie n f o r   e ac h   o u tp u t,  d o es  n o t   o n ly   d e p en d   o n   ca lcu latio n   f r o m   th e   cu r r en tim s tep   b u also   th p r e v io u s   o n e   [ 3 5 ] .   T h is   r esear ch   u s ed   L STM   g ates  to   o v e r co m t h e   d ep en d en ce   o f   lo n g - ter m   p r o ce s s ,   wh ich   is   o f ten   p h en o m e n th at  o cc u r r e d   in   s eq u en tial d ata  p r o ce s s in g ,   as sh o wn   in   Fig u r e   3 .       L S T M L S T M x + x x t a n h t a n h σ σ σ C t - 1 S t - 1 t - 1 t + 1 C t S t x t S t t     Fig u r 3 .   L STM   ar c h itectu r e       T h k ey   f r o m   L STM   is   ce ll  s tate  with   ar ch itectu r m ar k ed   b y   h o r izo n tal  lin th at  f lo ws  f r o m   C t - u n til  C t .   L STM   ca n   d elete   o r   a d d   in f o r m atio n   to   th ce ll  s tate  s et  b y   th e   s tr u ctu r e,   wh ich   is   ca lled   th g ate.   Gate   is   m eth o d   to   p ass   th in f o r m atio n ,   wh ich   c o n s is ts   o f   b in er   s ig m o id   f u n ctio n   ( an d   m u lt ip licat io n   o p er atio n   with   x .   B in er   Sig m o id   f u n ctio n   is   as  s h o wn   i n   ( 4 ) .   T h f ir s s tep   in   L STM   is   d ec id in g   wh at   in f o r m atio n   will  b e   d is p o s ed   o f   f r o m   t h ce ll st ate  ca lled   f o r g et  g ate  u s ed   ( 5 )   [ 3 4 ] .     ( ) = 1 1 +                   ( 4 )     = ( [ 1 , ] + )                 ( 5     wh er h t - 1   an d   x v alu es,  ar in   0 - 1   in ter v al  e v er y   ce ll.   Use o f   1 ,   wh ich   r ep r esen ts   th is   in f o r m atio n ,   is   k ep t,  an d   0 ,   wh ich   ex p r ess es  th is   in f o r m atio n   is   d elete d .   T h e   s ec o n d   is   d ec id in g   r ec e n d ata   s to r ed   in   th ce ll.  T h is   s tep   is   d iv id ed   in to   two   p ar ts .   First ,   I n p u g ate  will   d eter m in v alu es  th at  will  b u p d a ted   u s in g   ( 6 )   an d   ca lcu latio n   f o r   r ec e n ce ll  ca n d id ate  ( ̂ )   wh ich ;     = ( [ 1 , ] + )                   ( 6 )     ̂ =  ( [ 1 , ] + )               ( 7 )     T h er will  b ad d ed   to   th o ld   ce ll  s tate  ( C t )   with   ce ll  ( ̂ )   ca n d id ate  u s in g   ( 8 ) .   T h f o r m e r   ce ll  s tate   m u ltip licated   b y   f o r g ettin g   s tate .   A n d   ce ll  ca n d id ate  m u ltip licated   with   th in p u g ate.   I u p d ated   th ce ll  s tate.     t i C f C C t t t t ~ 1 * * + =                 ( 8 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 0 :    2 5 2 5   -   2532   2530   T h e   l a s t   s t e p   i s   t h e   o u t p u t   g a t e   u s e d   t o   d e t e r m i n e   w h i c h   o u t p u t   w i l l   b e   p r o d u c e d   b a s e d   o n   c e l l   s t a t e   f r o m   t h e   r e s u l t s   o f   ( 6 )   c a l c u l a t ed   w i t h   t h e   b i n e r   s i g m o i d   f u n c t i o n   a s   s h o w n   i n   ( 9 )   F u r t h e r m o r e ,   m u l t i p l i c a t e d   w i t h   a c t i v a t i n g   f u n c t i o n   f r o m   u p d a t e d   c e l l   s t a t e   u s i n g   ( 10 ) .   S o m e   p r e v i o u s   r e s e a r c h   u s e d   s i g m o i d   a n d   t a n h   [ 3 5 ] .     = ( [ 1 , ] + )                 ( 9 )     =  ( )                      ( 10 )       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   E x p er im en ts   f r o m   p r ec ip itatio n   p r e d ictio n   m o d els  ar e   ca r r i ed   o u t   with   v ar iatio n s   in   th e   i n ter v al  o f   tr ain in g   d ata  ( 1 0   y ea r s   an d   f iv y ea r s ) ,   a n d   th e   p r ed icti o n   tim ( m o n th ly   a n d   wee k l y ) ,   with   th R NN  co n f ig u r atio n   in   T ab le   1 .   I n   g ettin g   th o p tim al  p r ed ictio n ,   v ar iatio n s   ar p er f o r m ed   o n   t h d ataset  tim an d   p r ed ictio n   d u r ati o n .   T h e x p er im en also   test ed   th e   ac cu r ac y   o f   t h o p tim izatio n   m o d el,   th ad ap tiv e   m o m e n esti m atio n   ( Ad am )   m o d el,   an d   th s to ch asti g r ad ien t   d escen ( SGD)   m o d el.   Acc u r ac y   is   ca lcu lated   f r o m     th ac cu r ac y   o f   t h o u tp u t   class   ag ain s th ac t u al  class   lab el.   T h is   r esear ch   u s ed   two   p r ed ic tiv m o d els.   First,  it u s ed   wea th er   d ata  f o r   ten   y e ar s   an d   f iv y ea r s .   B o th   m o d el s   ar test ed   wee k ly   an d   m o n th ly .   T h ac cu r ac y   is   o b tain ed   as  in   T a b le  2 Fig u r 4   o f   10 - y ea r s   d at aset,   an d   Fig u r e   5   o f   th 5 - y ea r s   d ataset .   T h is   s im u latio n   d ev elo p e d   u s in g   two   o p tim ize r   m o d el  ( Ad am   an d   SGD)   to   c o r r ec t w eig h t ,   i n   2 0 0   ep o ch .       T ab le  1 .   R NN  co n f ig u r atio n   C o n f i g u r a t i o n   10 - y e a r s   5 -   y e a r s   w e e k l y   mo n t h l y   w e e k l y   mo n t h l y   D a t a s e t   1 8 7 2   4 3 2   3 7 4 4   8 6 4   I n p u t     4 1 6 0   9 6 0   2 0 8 0   4 8 0   H i d d e n     4 1 6 0   64   2 0 8 0   64   D r o p o u t   0 . 2   0 . 2   0 . 2   0 . 2   D e n se   13   13   13   13   O u t p u t   l a y e r   10   10   10   10       T ab le  2 .   Acc u r ac y   o f   Pre cip ita tio n   to war d   d ataset  an d   d u r atio n   M o d e l   A c c u r a c y   ( %)   10 - y e a r   4 3 2   d a t a   s e t   5 - y e a r   8 6 4   d a t a   se t   W e e k l y   M o n t h l y   W e e k l y   M o n t h l y   Tr a i n i n g   D a t a   Te st   D a t a   Tr a i n i n g   D a t a   Te st   D a t a   Tr a i n i n g   D a t a   Te st   D a t a   Tr a i n i n g   D a t a   Te st   D a t a   A d a m   9 9 . 2 1   8 0 . 9 5   9 6 . 6 0   7 3 . 2 5   9 9 . 6 0   8 5 . 7 1   9 9 . 2 1   8 3 . 3 3   S G D   9 7 . 2 2   6 5 . 0 7   9 1 . 6 6   6 1 . 4 2   9 6 . 4 2   7 9 . 3 6   9 2 . 8 5   7 5 . 2 1           (a )   (b )     Fig u r 4 .   T h ac cu r ac y   o f   1 0   y ea r s     4 3 2   d ata  s et  ( a)   wee k l y   ( b )   m o n th l y           ( a)   ( b )     Fig u r 5 .   T h ac cu r ac y   o f   5   y e ar s 8 6 4   d ata  s et  ( a)   wee k ly   ( b )   m o n th l y       T h i s   s t u d y   i s   l o o k i n g   f o r   r e p r e s e n t a t i v e   d a t a   s e t s   r e p r e s e n t i n g   p a t t e r n s   o f   r a i n f a l l   o c c u r r e n c e .   F r o m     T a b l e   2 ,   i t   i s   s h o w n   t h a t   a n   i n t e r v a l   o f   5 - y e a r s   f o r   w e a t h e r   p r e d i c t i o n   i s   e n o u g h   t o   p r o v i d e   b e t t e r   a c c u r a c y .   T h e   u s e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l       P r ec ip ita tio n   p r ed ictio n   u s in g   r ec u r r en t n eu r a l n etw o r ks a n d   ( Mis h ka   A ld itya   P r ia tn a )   2531   o f   s h o r t e r   t i m e   r a n g e s   g i v e s   t h e   c o n s e q u e n c e   o f   t h e   m a n y   v a r i a t i o n s   o f   t r a i n i n g   d a t a ,   o f   c o u r s e ,   p r o v i d i n g   b e t t e r   a c c u r a c y .   B a s e d   o n   F i g u r e   5   a n d   T a b l e   2 ,   v i s i b l e   5 - y e a r   d a t a   s e t s   p r o v i d e   a n   a c c u r a c y   o f   8 3 . 3 3 %   f o r   m o n t h l y   a n d   8 5 . 7 1 %   f o r   w e e k l y .   W h i l e   i n   F i g u r e   5   g a v e   a n   a c c u r a c y   o f   7 3 . 2 5 %   f o r   m o n t h l y   a n d   8 0 . 9 5 %   f o r   w e e k l y .   T h i s   r e s u l t   s t r e n g t h e n s   t h e   h y p o t h e s i s   t h a t   t h e   a m o u n t   o f   t r a i n i n g   d a t a   i s   m o r e   d o m i n a n t   t h a n   t h e   n u m b e r   o f   v a r i a b l e s   t h a t   a r e   p r o c e s s e d .   R e f e r   t o   t h e   p r e d i c t i o n   p e r i o d s   i n   T a b l e   2 .   I t   a p p e a r s   t h a t   w e e k l y   p e r i o d   p r e d i c t i o n s   h a v e   b e t t e r   a c c u r a c y   ( 8 5 . 7 1 % ) ,   g i v e n   t h e   v a r i a t i o n   o f   m e t e o r o l o g i c a l   d a t a   e v e r y   d a y   o f   t h e   w e e k   i s   n o t   t o o   l a r g e .   M e a n w h i l e ,   t h e r e   i s   m o r e   v a r i e t y   o f   d a i l y   m e t e o r o l o g y   i n   a   m o n t h   s o   t h a t   w h e n   c o m b i n e d   i n   t h e   m o n t h   m a k e s   a   h i g h e r   d e v i a t i o n .   H o w e v e r ,   t h e   m o d e l   u s e d   t o   p r e d i c t   r a i n   f o r   a   m o n t h   i s   m o r e   r o b u s t   w h e n   a v a i l a b l e   w e a t h e r   d a t a   i s   i n c o m p l e t e .     P r e c i p i t a t i o n   p r e d i c t i o n   d e p e n d s   o n   t h e   t r a i n i n g   d a t a   s e q u e n c e ,   c o n f i g u r a t i o n ,   m e t h o d ,   a n d   p e r i o d   o f   f o r e c a s t .   T h e   r e s u l t s   o f   t h e   s t u d y ,   A d a m   m o d e l ,   p r o v i d e d   b e t t e r   a c c u r a c y   t h a n   S G D ,   c o n s i d e r i n g   A d a m   m o d e l   u s e d   a g g r e g a t e   d a t a   i n   t r a i n i n g .   I n   c o n t r a s t ,   S G D   u s e d   o n l y   o n e   o r   s e v e r a l   p a r t s   r a n d o m l y   s e l e c t e d ,   s o   t h e   p o s s i b i l i t y   o f   o c c u r r e n c e   i s   m i n i m u m   l o c a l ,   a s   a   r e s u l t   o f   n o t   r e p r e s e n t i n g   a l l   d a t a   i n   e a c h   c l a s s .   T h e   w e e k l y   f o r e c a s t   o f f e r s   h i g h e r   e f f i c i e n c y   t h a n   m o n t h l y   f i n d i n g   t h a t   i n   t h a t   p e r i o d ,   m e t e o r o l o g i c a l   d a t a   i s   m o r e   h o m o g e n e o u s   t h a n   m o n t h l y   d a t a .   T r a i n i n g   d a t a   u s e d   f o r   t e n   y e a r s   p r o v i d e s   b e t t e r   c o r r e c t n e s s ,   c o n s i d e r i n g   i t   p r o v i d e s   m o r e   v a r i a t i o n   t h a n   t h e   a c c u r a c y   o f   t r a i n i n g   d a t a   f r o m   t h e   l a s t   f i v e   y e a r s .   T h e   b e s t   a c c u r a c y   w a s   8 5 . 7 1 %   w i t h   w e e k l y   u s i n g   R N N   a n d   L S T M   o f   t r a i n i n g   d a t a   f o r   t e n   y e a r s .   T h i s   r e s e a r c h   c a n   c o m p a r e   w i t h   M L P   w i t h   7 5 - 92 [ 2 1 ]   a n d   R N N   w i t h   h e u r i s t i c   o p t i m i z e d   o f   5 9 - 8 4 . 6 %   [ 1 5 ] .       4.   CO NCLU SI O N   I n   th is   wo r k ,   we  s tu d ie d   h o w   to   u s m u ltip le  v ar ia b les  o f   wea th er   ca n   r ain f all  p r ed ictio n   m o n th l y .     W p r o p o s ed   th a d v an ta g o f   r ec u r r en n eu r al   n etwo r k s   to   au to m atica lly   g av ac cu r ac y   8 5 . 7 1   o f   test   d ata.     T h r esear ch   s h o wed   t h at  u s i n g   f iv e   y ea r s   o f   wea t h e r   d at ca n   p r ed ict  p r ec ip itatio n   w ee k ly   an d   m o n th ly W ea th er   d ata  in   th la s f iv y ea r s   ca n   p r ed ict  r ain f all  f o r   m o n th   o f   th f o llo win g   y ea r .   Ho wev er ,   wee k ly   p r ed ictio n s   h av h ig h er   ac c u r ac y .   T h ex p er im en tal  r esu lts   also   s h o th at  lar g n u m b er   o f   d ata  s ets  ca n   im p r o v ac c u r ac y .   I n   t h f u t u r e,   co m p a r ed   th e   p r o p o s ed   m eth o d s   ap p r o ac h   with   a   p u b lic  wea th er   f o r ec ast   ce n ter   r esu lts   an d   d e m o n s tr ate d   th ef f ec tiv e n ess   o f   th m o d el.   So   th at  o u tp u p r e d ictio n   i n   v alu e,   im p r o v in g   th o u tp u class   o f   th is   s tu d y C u r r en u n ce r tain   r ain f all  p r ed ictio n s   d o   n o o n ly   p ay   atten tio n   to   p ast  d ata  p atter n s   b u t a ls o   n ee d   to   co n s id er   ex tr em e   p h e n o m en a   s u ch   as E l N in o   as a d d itio n al  f ea tu r es.         RE F E R E NC E S   [1 ]   R.   Hid a y a t,   M .   Ju n iarti,   a n d   U.  M a ru fa h ,   Im p a c o La  Niñ a   a n d   La   Niñ a   M o d o k o n   In d o n e sia   Ra in f a ll   Va riab il it y ,   Ea rth   a n d   E n v iro n me n ta l   S c ien c e ,   v o l.   1 4 9 ,   n o .   1 ,   p p .   2 1 7 - 2 2 2 ,   2 0 1 7 .   [2 ]   S u p a ri,   F .   Ta n g a n g ,   E .   S a li m u n ,   E.   Ald ria n ,   A.  S o p a h e lu wa k a n ,   a n d   L.   J u n e n g ,   ENS M o d u lati o n   o S e a so n a l   Ra in fa ll   a n d   Ex trem e s in   In d o n e sia ,   Cli ma te Dy n a mic s ,   v o l.   5 1 ,   n o .   7 ,   p p .   1 - 2 2 ,   2 0 1 7 .   [3 ]   E.   M u ly a n a ,   Re latio n sh i p   b e twe e n   ENS Wi t h   Va riatio n Ch e a p   Ra in   i n   In d o n e sia ,   J u rn a S a i n &   T e k n o l o g i   M o d if ika si C u a c a ,   v o l .   3 ,   p p .   1 - 4 ,   2 0 0 2 .   [4 ]   S .   Cra m e r,   M .   Ka m p o u rid is ,   e a l. ,   An   Ex ten si v e   Ev a lu a ti o n   o f   S e v e n   M a c h in e   Lea rn i n g   M e t h o d fo Ra in fa ll   P re d ictio n   i n   Wea th e De riv a ti v e s,”   Exp e rt S y ste ms   wit h   Ap p li c a ti o n s ,   v o l.   8 5 ,   p p .   1 6 9 - 1 8 1 ,   2 0 1 7 .   [5 ]   Y.  Li u ,   E.   Ra c a h ,   J.  Co rre a ,   e a l. ,   Ap p li c a ti o n   o De e p   Co n v o l u ti o n a Ne u ra Ne two rk fo De tec ti n g   Ex trem e   Wea th e in   Cli m a te Da tas e ts,”  In t e rn a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   Ad v a n c e s in   Bi g   Da t a   A n a lytics ,   p p .   8 1 - 88 2 0 1 6 .   [6 ]   P .   Z h a n g ,   L.   Zh a n g ,   e t   a l. ,   De e p - Lea rn in g   Ba se d   P re c ip i tatio n   F o re c a stin g   Ap p ro a c h   Us in g   M u l ti p l e   En v ir o n m e n tal   F a c to rs,”   2 0 1 7   I E EE   6 th   In ter n a ti o n a l   Co n g re ss   o n   Bi g   Da ta ,   Bi g Da t a   Co n g re ss p p .   1 9 3 - 2 0 0 ,   2 0 1 7 .   [7 ]   N.  S in h a ,   B.   P u r k a y a sth a ,   a n d   L.   M a rb a n ian g ,   Wea th e P re d ictio n   b y   Re c u rre n t   Ne u ra Ne two rk   Dy n a m ics ,   In ter n a t io n a J o u rn a I n telli g e n En g i n e e rin g   I n f o rm a ti c s ,   v o l .   2 ,   n o .   2 /3 ,   p p .   1 7 - 8 0 ,   2 0 1 4 .   [8 ]   S .   G .   G o u d a ,   Z.   Hu ss e in ,   S .   L u o ,   a n d   Q.  Yu a n ,   M o d e se lec ti o n   f o a c c u ra te  d a il y   g l o b a s o lar  ra d ia ti o n   p re d icti o n   in   Ch in a ,   J o u rn a o Clea n e r P ro d u c t io n ,   v o l.   2 2 1 ,   p p .   1 3 2 - 1 4 4 ,   2 0 1 9 .   [9 ]   I.   Tan a k a   a n d   H.  Oh m o ri,   M e t h o d   S e lec ti o n   in   Diffe re n Re g i o n f o S h o rt - Term   Wi n d   S p e e d   P re d i c ti o n   i n   Ja p a n ,   S ICE  A n n u a l   Co n fer e n c e ,   v o l .   2 ,   p p .   1 8 9 - 194 ,   2 0 1 5 .   [1 0 ]   H.  K.  Kim ,   Tem p e ra tu re   P re d i c ti o n   Us i n g   t h e   M issi n g   Da ta  R e fin e m e n M o d e Ba se d   o n   a   L o n g   S h o rt - Term   M e m o ry   Ne u ra Ne two r k ,   At m o sp h e re ,   v o l.   1 0 ,   n o .   1 1 ,   p p 1 - 16 ,   2 0 1 9 .   [1 1 ]   F .   Li ,   G .   Re n ,   a n d   J.  Lee ,   M u lt i - ste p   win d   sp e e d   p re d icti o n   b a se d   o n   tu r b u le n c e   in ten sit y   a n d   h y b rid   d e e p   n e u ra l   n e two rk s,”   E n e rg y   Co n v e rs io n   a n d   M a n a g e me n t ,   v o l.   1 8 6 ,   p p .   3 0 6 - 3 2 2 ,   2 0 1 9 .   [1 2 ]   S .   M o o n ,   Y.  Kim ,   Y.  He e ,   a n d   B .   M o o n ,   Ap p li c a ti o n   o M a c h in e   L e a rn in g   t o   a n   Earl y   Warn i n g   S y ste m   fo Ve ry   S h o rt - Term   He a v y   Ra in fa ll ,   J o u rn a o Hy d ro lo g y ,   v o l.   5 6 8 ,   p p .   1 0 4 2 1 0 5 4 ,   2 0 1 9 .   [1 3 ]   S .   Yu a n ,   X.   L u o ,   B.   M u ,   J.   Li ,   a n d   G .   Da i,   P re d ictio n   o N o rth   Atla n ti c   Os c il latio n   I n d e x   wit h   C o n v o lu ti o n a LS TM   Ba se d   o n   E n se m b le E m p iri c a M o d e   De c o m p o sit io n ,   At m o sp h e re ,   v o l.   1 0 ,   n o .   2 5 2 ,   p p .   2 - 1 3 ,   2 0 1 9 .   [1 4 ]   E.   P .   P ra se ty a   a n d   E.   C.   Dja m a l,   Ra in fa ll   F o re c a stin g   fo r   th e   Na t u r a Disa ste rs P re p a ra ti o n   Us in g   Re c u rre n Ne u ra l   Ne two rk s,”   2 0 1 9   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   El e c tri c a E n g in e e ri n g   a n d   I n fo rm a t ics   (ICEE I) ,   p p .   5 2 - 57 2 0 1 9 .   [1 5 ]   A.  G .   S a lma n ,   B.   Ka n ig o ro ,   a n d   Y.  He ry a d i,   Wea th e F o re c a sti n g   Us i n g   De e p   Lea rn in g   Tec h n i q u e s,”   in   2 0 1 5   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   A d v a n c e d   C o mp u ter   S c ien c e   a n d   I n f o rm a ti o n   S y ste ms   (ICACS I S ) ,   2 0 1 5 ,   p p .   2 8 1 2 8 5 .   [1 6 ]   M .   Ka n n a n ,   S .   P ra b h a k a ra n ,   a n d   P .   Ra m a c h a n d ra n ,   Ra in fa ll   F o re c a stin g   Us i n g   Da ta  M i n i n g   Tec h n i q u e ,   In ter n a t io n a J o u rn a o E n g in e e rin g   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l.   2 ,   n o .   6 ,   p p .   3 9 7 - 4 0 0 ,   2 0 1 0 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 0 :    2 5 2 5   -   2532   2532   [1 7 ]   S .   K .   M o h a p a t r a ,   A .   U p a d h y a y ,   a n d   C .   G o l a ,   R a i n f a l l   P r e d i c t i o n   b a s e d   o n   1 0 0   y e a r s   o f   M e t e o r o l o g i c a l   D a t a ,   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t i n g   a n d   C o m m u n i c a t i o n   T e c h n o l o g i e s   f o r   S m a r t   N a t i o n   ( I C 3 T S N ) ,   p p .   1 6 2 - 1 6 6 ,   2 0 1 7 .   [1 8 ]   C.   P ian i,   J.  O.  Ha e rter,  a n d   E.   Co p p o la,  S tatisti c a b ias   c o rre c ti o n   fo d a il y   p re c ip it a ti o n   i n   re g i o n a c li m a te m o d e ls   o v e E u ro p e ,   T h e o re ti c a a n d   Ap p li e d   Cl ima t o lo g y ,   v o l.   9 9 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 8 7 - 1 9 2 ,   2 0 1 0 .   [1 9 ]   D.  Lea ld i,   S .   N u rd iati ,   a n d   A S o p a h e lu wa k a n ,   S tatisti c a Bias   Co r re c t io n   M o d e ll in g   fo r   S e a so n a l   R a in fa ll   F o re c a st  fo th e   Ca se   o f   Ba li   Isla n d ,   J o u r n a o P h y sic s ,   v o l.   1 0 0 8 ,   n o .   1 ,   p p .   1 - 1 0 ,   2 0 1 8 .   [2 0 ]   B.   K.  Ra n a n d   A.  G o v a rd h a n ,   Ra in fa ll   P re d ictio n   Us in g   Da ta  M in in g   Tec h n iq u e a   S u rv e y ,   T h e   S e c o n d   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   I n fo r ma ti o n   T e c h n o l o g y   C o n v e rg e n c e   a n d   S e rv ice s ,   p p .   2 3 - 30 2 0 1 3 .   [2 1 ]   P .   Zh a n g ,   Y.  Jia ,   J.  G a o ,   W.   S o n g ,   a n d   H.  Leu n g ,   S h o rt - term   Ra in fa ll   F o re c a stin g   Us in g   M u lt i lay e P e rc e p tro n ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   Bi g   Da t a ,   v o l.   6 ,   n o .   1 ,   p p .   9 3 - 1 0 6 ,   2 0 1 8 .   [2 2 ]   M .   A.  Zay tar  a n d   C.   El   Am ra n i ,   S e q u e n c e   to   S e q u e n c e   Wea th e F o re c a stin g   wi th   Lo n g   S h o r t - Term   M e m o ry   S e q u e n c e   to   S e q u e n c e   Wea th e F o re c a stin g   wi th   L o n g   S h o r t - Term   M e m o ry   Re c u rre n Ne u ra Ne two rk s,”   In ter n a t io n a J o u rn a o C o mp u ter   Ap p l ica ti o n s ,   v o l.   1 4 3 ,   n o .   1 1 ,   p p .   7 - 1 1 ,   2 0 1 6 .   [2 3 ]   B.   Zh a o ,   X.  Li ,   X.  L u ,   a n d   Z .   Wan g ,   CNN - RNN   Arc h it e c tu re   fo M u lt i - Lab e Wea th e Re c o g n it io n ,   Ne u ro c o mp u ti n g ,   v o l .   3 2 2 ,   p p .   4 5 - 5 7 ,   2 0 1 8 .   [2 4 ]   X.  S h i,   Z.   C h e n ,   a n d   H.  Wan g ,   Co n v o l u ti o n a LS TM   Ne two r k  :  M a c h in e   Lea rn i n g   A p p r o a c h   f o P re c ip it a ti o n   No wc a stin g ,   A d v a n c e s in   Ne u ra l   In fo rm a ti o n   Pr o c e s sin g   S y ste ms ,   v o l.   2 8 ,   p p .   8 0 2 - 8 1 0 ,   2 0 1 5 .   [2 5 ]   A.  M u l y a d a n d   E.   C.   Dja m a l,   S u n sh i n e   Du ra ti o n   P re d ictio n   Us in g   1 Co n v o l u ti o n a Ne u ra Ne two rk s,”   2 0 1 9   6 t h   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   I n stru me n ta t io n ,   Co n tro l,   a n d   A u to m a ti o n   (ICA) ,   2 0 1 9 .   [2 6 ]   M .   Qi u ,   P .   Z h a o ,   K.  Zh a n g ,   J.  Hu a n g ,   X.   S h i,   a n d   X.   Wan g ,   sh o rt - Term   Ra in fa ll   P re d ictio n   M o d e l   Us in g     M u lt i - tas k   Co n v o lu ti o n a Ne u ra Ne two rk s,”   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   D a ta   M i n in g ,   p p .   3 9 5 - 4 0 4 2 0 1 7 .   [2 7 ]   F .   J.  C h a n g ,   P .   A.   Ch e n ,   Y.   R.   Lu ,   E.   Hu a n g ,   a n d   K.  Y.   C h a n g ,   Re a l - ti m e   M u lt i - S tep - Ah e a d   Wate Le v e F o re c a stin g   b y   Re c u rre n Ne u ra Ne two r k s fo Urb a n   F lo o d   C o n tr o l,   J o u rn a o Hy d ro l o g y ,   v o l.   5 1 7 ,   p p .   8 3 6 - 8 4 6 ,   2 0 1 4 .   [2 8 ]   Y.  Li u ,   C.   G o n g ,   L.   Ya n g ,   a n d   Y.  Ch e n ,   DST P - RNN a   d u a l - sta g e   two - p h a se   a tt e n ti o n - b a se d   r e c u rre n n e u ra l   n e two rk   f o l o n g - term   a n d   m u lt i v a riate   ti m e   se ries   p re d ictio n ,   Ex p e rt S y ste ms   W it h   Ap p li c a ti o n s ,   v o l.   1 4 3 ,   2 0 2 0 .   [2 9 ]   Ya g m u G iz e m   Cin a r,   H.  M iri sa e e a ,   P .   G o sw a m i,   E.   Ga u ss iera ,   a n d   A. - A.  Ba c h ir,   P e rio d - a wa re   Co n ten Atten ti o n   RNN s fo r   Ti m e   S e ries   F o re c a stin g   with   M issin g   Va lu e s,”   Ne u r o c o mp u ti n g ,   v o l.   3 1 2 ,   p p .   1 7 7 - 1 8 6 ,   2 0 1 8 .   [3 0 ]   F .   R.   Nin g sih   a n d   E.   C.   Dja m a l,   Wi n d   S p e e d   F o re c a stin g   Us in g   R e c u rre n Ne u ra Ne two rk a n d   L o n g   S h o rt  Term   M e m o ry , 6 t h   I n ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   In str u me n ta ti o n ,   C o n tr o l,   a n d   Au t o ma ti o n   (ICA) p p .   1 3 7 - 141 2 0 1 9 .   [3 1 ]   S .   Kim ,   S .   Am e s,  J.  Lee ,   C.   Z h a n g ,   a n d   A .   C.   Wi lso n ,   Re so lu t io n   Re c o n stru c ti o n   o f   Cli m a te  D a ta  with   P ix e l   Re c u rsiv e   M o d e l,   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   Da t a   M in i n g   W o rk sh o p s ,   p p .   3 1 3 - 3 2 1 ,   2 0 1 7 .   [3 2 ]   P .   A.  Ch e n ,   L .   C.   Ch a n g ,   a n d   F .   J.  Ch a n g ,   Re in fo rc e d   re c u rr e n n e u ra n e two rk fo m u l ti - st e p - a h e a d   flo o d   fo re c a sts,”   J o u rn a l   o Hy d ro lo g y ,   v o l .   4 9 7 ,   p p .   7 1 - 7 9 ,   2 0 1 3 .   [3 3 ]   Y.  Lu o ,   Re c u rre n t   Ne u ra Ne two rk f o Clas sify in g   Re lati o n s   in   Cl in ica No tes ,   J o u r n a l   o f   Bi o me d i c a I n fo rm a ti c s v o l.   7 2 ,   p p .   8 5 - 9 5 ,   2 0 1 7.   [3 4 ]   S .   Al h a g ry ,   A.   A.  F a h m y ,   a n d   R.   A.  El - Kh o rib i,   Emo ti o n   Re c o g n i ti o n   b a se d   o n   EE G   u si n g   LS T M   R e c u rre n Ne u ra l   Ne two rk ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Ad v a n c e d   Co mp u ter   S c ien c e   a n d   Ap p li c a ti o n s ,   v o l.   8 ,   n o .   1 0 ,   p p .   3 5 6 - 3 5 8 ,   2 0 1 7 .   [3 5 ]   S .   P o o rn ima   a n d   M .   P u sh p a lath a ,   P re d ictio n   o Ra in fa ll   Us i n g   I n ten sified   LS T M   Ba se d   Re c u rre n N e u ra Ne two rk   with   Weig h ted   Li n e a Un it s,”   At mo sp h e re ,   v o l.   1 0 ,   n o .   1 1 ,   p p .   1 - 1 8 ,   2 0 1 9 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Mi shk a   Ald i ty a   Pri a tn a   re c e iv e d   h is  b a c h e lo r' d e g re e   i n   th e   De p a rtme n o M e teo ro l o g y   fr o m   In stit u t   Tek n o l o g i   Ba n d u n g   i n   2 0 1 9 .     E - m a il m ish k a . a ld i ty a @g m a il . c o m                   Esm e r a ld a   Co n te ss a   Dja m a l   re c e iv e d   a   B a c h e lo r 's   d e g re e   in   En g in e e rin g   P h y sic s   fro m   In stit u t   Tek n o lo g Ba n d u n g   in   1 9 9 4 ,   a   M a ste r 's   d e g re e   in   In stru m e n a n d   Co n tro l   fr o m   In stit u t   Tek n o lo g Ba n d u n g   i n   1 9 9 8 .   S i n c e   Ph . D.   d isse rtati o n   u n ti n o w ,   re s e a rc h   o n   EE G   c las sifica ti o n   a n d   fin ish e d   d o c to ra p ro g ra m   fro m   In stit u Tek n o l o g Ba n d u n g   i n   2 0 0 5 S h e   is   a   lec tu re o f   In fo rm a ti c s De p a rtme n t,   Un i v e rsi tas   Je n d e ra Ac h m a d   Ya n i.     Ema il e sm e ra ld a . c o n tes sa @le c tu re . u n jan i. a c . id     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.