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Enregistrement W2745700323

Coupled Data Assimilation for Integrated Earth System Analysis and Prediction: Goals, Challenges, and Recommendations

2017· article· en· W2745700323 sur OpenAlexaff
Stephen G. Penny, Santha Akella, Mark Buehner, Matthieu Chevallier, François Counillon, Clara Draper, Sergey Frolov, Yosuke Fujii, Alicia Karspeck, Arun Kumar

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueMeteorological Phenomena and Simulations
Établissements canadiensEnvironment and Climate Change Canada
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésData assimilationInitializationEarth system scienceNumerical weather predictionComputer scienceClimate modelCovarianceWeather forecastingMeteorologyForecast skillEnvironmental scienceClimate changeMathematicsGeographyStatisticsGeology
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The purpose of this report is to identify fundamental issues for coupled data assimilation (CDA), such as gaps in science and limitations in forecasting systems, in order to provide guidance to the World Meteorological Organization (WMO) on how to facilitate more rapid progress internationally. Coupled Earth system modeling provides the opportunity to extend skillful atmospheric forecasts beyond the traditional two-week barrier by extracting skill from low-frequency state components such as the land, ocean, and sea ice. More generally, coupled models are needed to support seamless prediction systems that span timescales from weather, subseasonal to seasonal (S2S), multiyear, and decadal. Therefore, initialization methods are needed for coupled Earth system models, either applied to each individual component (called Weakly Coupled Data Assimilation - WCDA) or applied the coupled Earth system model as a whole (called Strongly Coupled Data Assimilation - SCDA). Using CDA, in which model forecasts and potentially the state estimation are performed jointly, each model domain benefits from observations in other domains either directly using error covariance information known at the time of the analysis (SCDA), or indirectly through flux interactions at the model boundaries (WCDA). Because the non-atmospheric domains are generally under-observed compared to the atmosphere, CDA provides a significant advantage over single-domain analyses. Next, we provide a synopsis of goals, challenges, and recommendations to advance CDA: Goals: (a) Extend predictive skill beyond the current capability of NWP (e.g. as demonstrated by improving forecast skill scores), (b) produce physically consistent initial conditions for coupled numerical prediction systems and reanalyses (including consistent fluxes at the domain interfaces), (c) make best use of existing observations by allowing observations from each domain to influence and improve the full earth system analysis, (d) develop a robust observation-based identification and understanding of mechanisms that determine the variability of weather and climate, (e) identify critical weaknesses in coupled models and the earth observing system, (f) generate full-field estimates of unobserved or sparsely observed variables, (g) improve the estimation of the external forcings causing changes to climate, (h) transition successes from idealized CDA experiments to real-world applications. Challenges: (a) Modeling at the interfaces between interacting components of coupled Earth system models may be inadequate for estimating uncertainty or error covariances between domains, (b) current data assimilation methods may be insufficient to simultaneously analyze domains containing multiple spatiotemporal scales of interest, (c) there is no standardization of observation data or their delivery systems across domains, (d) the size and complexity of many large-scale coupled Earth system models makes it is difficult to accurately represent uncertainty due to model parameters and coupling parameters, (e) model errors lead to local biases that can transfer between the different Earth system components and lead to coupled model biases and long-term model drift, (e) information propagation across model components with different spatiotemporal scales is extremely complicated, and must be improved in current coupled modeling frameworks, (h) there is insufficient knowledge on how to represent evolving errors in non-atmospheric model components (e.g. as sea ice, land and ocean) on the timescales of NWP.

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)0,015
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,020
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,030
Score d'incertitude au seuil0,081

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0150,020
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,002
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0040,008
Science ouverte0,0030,004
Intégrité de la recherche0,0040,006
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0070,004

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 Opus0,115
Tête enseignante GPT0,289
Écart entre enseignants0,174 · 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'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreMéthodes

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

En bref

Citations66
Publié2017
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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