Four-dimensional ensemble-variational data assimilation for global deterministic weather prediction
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. The goal of this study is to evaluate a version of the ensemble-variational data assimilation approach (EnVar) for possible replacement of 4D-Var at Environment Canada for global deterministic weather prediction. This implementation of EnVar relies on 4-D ensemble covariances, obtained from an ensemble Kalman filter, that are combined in a vertically dependent weighted average with simple static covariances. Verification results are presented from a set of data assimilation experiments over two separate 6-week periods that used assimilated observations and model configuration very similar to the currently operational system. To help interpret the comparison of EnVar versus 4D-Var, additional experiments using 3D-Var and a version of EnVar with only 3-D ensemble covariances are also evaluated. To improve the rate of convergence for all approaches evaluated (including EnVar), an estimate of the cost function Hessian generated by the quasi-Newton minimization algorithm is cycled from one analysis to the next. Analyses from EnVar (with 4-D ensemble covariances) nearly always produce improved, and never degraded, forecasts when compared with 3D-Var. Comparisons with 4D-Var show that forecasts from EnVar analyses have either similar or better scores in the troposphere of the tropics and the winter extra-tropical region. However, in the summer extra-tropical region the medium-range forecasts from EnVar have either similar or worse scores than 4D-Var in the troposphere. In contrast, the 6 h forecasts from EnVar are significantly better than 4D-Var relative to radiosonde observations for both periods and in all regions. The use of 4-D versus 3-D ensemble covariances only results in small improvements in forecast quality. By contrast, the improvements from using 4D-Var versus 3D-Var are much larger. Measurement of the fit of the background and analyzed states to the observations suggests that EnVar and 4D-Var can both make better use of observations distributed over time than 3D-Var. In summary, the results from this study suggest that the EnVar approach is a viable alternative to 4D-Var, especially when the simplicity and computational efficiency of EnVar are considered. Additional research is required to understand the seasonal dependence of the difference in forecast quality between EnVar and 4D-Var in the extra-tropics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».