Characterizing model errors in chemical transport modeling of methane: using GOSAT XCH <sub>4</sub> data with weak-constraint four-dimensional variational data assimilation
Notice bibliographique
Résumé
We examined biases in the global GEOS-Chem chemical transport model for the period of February–May 2010 using weak-constraint (WC) four-dimensional variational (4D-Var) data assimilation and dry-air mole fractions of CH 4 (XCH 4 ) from the Greenhouse gases Observing SATellite (GOSAT). The ability of the observations and the WC 4D-Var method to mitigate model errors in CH 4 concentrations was first investigated in a set of observing system simulation experiments (OSSEs). We then assimilated the GOSAT XCH 4 retrievals and found that they were capable of providing information on the vertical structure of model errors and of removing a significant portion of biases in the modeled CH 4 state. In the WC 4D-Var assimilation, corrections were added to the modeled CH 4 state at each model time step to account for model errors and improve the model fit to the assimilated observations. Compared to the conventional strong-constraint (SC) 4D-Var assimilation, the WC method was able to significantly improve the model fit to independent observations. Examination of the WC state corrections suggested that a significant source of model errors was associated with discrepancies in the model CH 4 in the stratosphere. The WC state corrections also suggested that the model vertical transport in the troposphere at middle and high latitudes is too weak. The problem was traced back to biases in the uplift of CH 4 over the source regions in eastern China and North America. In the tropics, the WC assimilation pointed to the possibility of biased CH 4 outflow from the African continent to the Atlantic in the mid-troposphere. The WC assimilation in this region would greatly benefit from glint observations over the ocean to provide additional constraints on the vertical structure of the model errors in the tropics. We also compared the WC assimilation at 4 ∘ × 5 ∘ and 2 ∘ × 2.5 ∘ horizontal resolutions and found that the WC corrections to mitigate the model errors were significantly larger at 4 ∘ × 5 ∘ than at 2 ∘ × 2.5 ∘ resolution, indicating the presence of resolution-dependent model errors. Our results illustrate the potential utility of the WC 4D-Var approach for characterizing model errors. However, a major limitation of this approach is the need to better characterize the specified model error covariance in the assimilation scheme.
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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 | 0,002 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 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 ».