Assimilation of Stratospheric Temperature and Ozone with an Ensemble Kalman Filter in a Chemistry–Climate Model
Notice bibliographique
Résumé
Abstract A new stratospheric chemical–dynamical data assimilation system was developed, based upon an ensemble Kalman filter coupled with a Chemistry–Climate Model [i.e., the intermediate-complexity general circulation model Fast Stratospheric Ozone Chemistry (IGCM-FASTOC)], with the aim to explore the potential of chemical–dynamical coupling in stratospheric data assimilation. The system is introduced here in a context of a perfect-model, Observing System Simulation Experiment. The system is found to be sensitive to localization parameters, and in the case of temperature (ozone), assimilation yields its best performance with horizontal and vertical decorrelation lengths of 14 000 km (5600 km) and 70 km (14 km). With these localization parameters, the observation space background-error covariance matrix is underinflated by only 5.9% (overinflated by 2.1%) and the observation-error covariance matrix by only 1.6% (0.5%), which makes artificial inflation unnecessary. Using optimal localization parameters, the skills of the system in constraining the ensemble-average analysis error with respect to the true state is tested when assimilating synthetic Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding (MIPAS) retrievals of temperature alone and ozone alone. It is found that in most cases background-error covariances produced from ensemble statistics are able to usefully propagate information from the observed variable to other ones. Chemical–dynamical covariances, and in particular ozone–wind covariances, are essential in constraining the dynamical fields when assimilating ozone only, as the radiation in the stratosphere is too slow to transfer ozone analysis increments to the temperature field over the 24-h forecast window. Conversely, when assimilating temperature, the chemical–dynamical covariances are also found to help constrain the ozone field, though to a much lower extent. The uncertainty in forecast/analysis, as defined by the variability in the ensemble, is large compared to the analysis error, which likely indicates some amount of noise in the covariance terms, while also reducing the risk of filter divergence.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».