The temporal cascade structure of reanalyses and global circulation models
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The spatial stochastic structure of deterministic models of the atmosphere has been shown recently to be well modelled by multiplicative cascade processes; in this paper we extend this to the time domain. Using data from the European Centre for Medium Range Weather Forecasting's (ECMWF) reanalyses (ERA40) and two meteorological models (Global Forecast System and Global Environmental Multiscale), we investigate the temporal cascade structures of the temperature, humidity and zonal wind at various altitudes, latitudes and forecast times. First, we estimate turbulent fluxes from the absolute second‐order time differences, showing that the fluxes are generally very close to those estimated in space at the model dissipation scale; thus validating the flux estimates. We then show that temporal cascades with outer scales typically in the range 5–20 days can accurately account for the statistical properties over the range from 6 h up to 3–5 days. We quantify the (typically small) differences in the cascades from model to model, as functions of latitude, altitude and forecast time. By normalizing the moments by the theoretical predictions for universal multifractals, we investigate the ‘Levy collapse’ of the statistics somewhat beyond the outer cascade limit into the low‐frequency weather regime. Although due to finite size effects and the small outer temporal scale, the temporal scaling range is narrow (12–24 h up to 2–10 days), we compare the spatial and temporal statistics by constructing space‐time (Stommel) diagrams, finding space‐time transformation velocities of 450–1000 km day−1, comparable to those predicted based on the solar energy flux driving the system. This transition time‐scale corresponding to planetary size structures objectively defines the transition from usual weather to a low‐frequency weather regime with much lower variability. Finally, we discuss the implications for ensemble forecasting systems, stochastic parametrization and stochastic forecasting. Copyright © 2012 Royal Meteorological Society
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».