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Enregistrement W1642863469

Spatial and temporal stochastic cascade structure of deterministic numerical models of the atmosphere

2008· article· en· W1642863469 sur OpenAlexaboutno aff
Jonathan Stolle, S. Lovejoy, Daniel Schertzer, V. Allaire

Notice bibliographique

RevueHAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe) · 2008
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueMeteorological Phenomena and Simulations
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAtmosphere (unit)CascadeComputer scienceAtmospheric modelStatistical physicsMeteorologyGeographyPhysicsEngineering
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Statistical analyses of numerical models of the atmosphere have traditionally concentrated on classical turbulent fluxes, especially the energy and enstrophy. Theoretically, this has been justified by isotropic theories and through hypothetical isotropic cascades. However due to gravity, the atmosphere and its models are strongly anisotropic (stratified) so that these theories are quite unrealistic. Our starting point are empirical findings that the stratification is scaling so that the atmospheric dynamics (and as we show here, their models) can be governed by anisotropic cascades governed by nonstandard turbulent fluxes. In this generalized scaling framework we expect scaling relations of the (generalized) Kolmogorov form to hold: F(L) = ?(L) LH, where F(L) is the fluctuation in a field at scale L and H is a scaling exponent and ?(L) is the underlying resolution L flux. We use this approach to estimate ?(L) and then to systematically degrade it to lower and lower resolutions. The cascade hypothesis predicts that qhigher than = (Louter/L)K(q) where here L is the resolution of the flux, Louter is the outer scale of the cascade (where it starts) and K(q) is a scaling exponent function describing all the statistical properties as a function of scale. In this presentation we test this anisotropic cascade framework on the horizontal east-west wind, temperature, and humidity fields at 5 different pressure levels for both (three years of) the ERA40 reanalysis as well as (eleven months of) the Canadian Meteorological Centre Global Environmental Multiscale (CMC GEM) model. Our results indicate that over most of the range of scales (essentially planetary scales down to 2-3 pixels; below this the hyperviscosity breaks the scaling), that the spatial stochastic structure predicted by phenomenological cascade models is obeyed to within ±1%. We also examine the cascade sructure in the temporal domain; we find that it has a break in the scaling between the meteorological (less than ~20 days) and climate (greater than ~ 100 days) regimes. The temporal behaviour is also discussed with the aid of space-time (Stommel diagrams) to which we give a rigorous interpretation. We discuss how to exploit stochastic cascade structure to improve current forecasting methods, including applications to stochastic parametrisations.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,032
Score d'incertitude au seuil0,064

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,017
Tête enseignante GPT0,202
Écart entre enseignants0,184 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2008
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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