Estimation of optimal gravity wave parameters for climate models using data assimilation
Notice bibliographique
Résumé
Abstract There is a current need to constrain the parameters of gravity wave drag (GWD) schemes in climate models using observational information instead of tuning them subjectively. In this work, an inverse technique is developed using data assimilation principles to estimate gravity wave parameters. Because most GWD schemes assume instantaneous vertical propagation of gravity waves within a column, observations in a single column can be used to formulate a one‐dimensional assimilation problem to estimate the unknown parameters. We define a cost function that measures the differences between the unresolved drag inferred from observations (referred to here as the ‘observed’ GWD) and the GWD calculated with a parametrisation scheme. The geometry of the cost function presents some difficulties, including multiple minima and ill‐conditioning because of the non‐independence of the gravity wave parameters. To overcome these difficulties we propose a genetic algorithm to minimize the cost function, which provides a robust parameter estimation over a broad range of prescribed ‘true’ parameters. When real experiments using an independent estimate of the ‘observed’ GWD are performed, physically unrealistic values of the parameters can result due to the non‐independence of the parameters. However, by constraining one of the parameters to lie within a physically realistic range, this degeneracy is broken and the other parameters are also found to lie within physically realistic ranges. This argues for the essential physical self‐consistency of the gravity wave scheme. A much better fit to the observed GWD at high latitudes is obtained when the parameters are allowed to vary with latitude. However, a close fit can be obtained either in the upper or the lower part of the profiles, but not in both at the same time. This result is a consequence of assuming an isotropic launch spectrum. The changes of sign in the GWD found in the tropical lower stratosphere, which are associated with part of the quasi‐biennial oscillation forcing, cannot be captured by the parametrisation with optimal parameters. Copyright © 2011 Royal Meteorological Society and Crown in the right of Canada.
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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 | 0,002 | 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 | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 ».