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Enregistrement W3135393325 · doi:10.5194/egusphere-egu21-1328

Parameterization dependence of the hydrological cycle in a general circulation model of intermediate complexity

2021· article· en· W3135393325 sur OpenAlexaff
Oliver Mehling, Elisa Ziegler, Heather Andres, Martin Werner, Kira Rehfeld

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueMeteorological Phenomena and Simulations
Établissements canadiensMemorial University of Newfoundland
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésWater cyclePrecipitationEnvironmental scienceGeneral Circulation ModelEvaporationLatitudeAtmospheric sciencesClimatologyMeteorologyClimate changePhysicsGeology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The global hydrological cycle is of crucial importance for life on Earth. Hence, it is a focus of both future climate projections and paleoclimate modeling. The latter typically requires long integrations or large ensembles of simulations, and therefore models of reduced complexity are needed to reduce the computational cost. Here, we study the hydrological cycle of the the Planet Simulator (PlaSim) [1], a general circulation model (GCM) of intermediate complexity, which includes evaporation, precipitation, soil hydrology, and river advection. Using published parameter configurations for T21 resolution [2, 3], PlaSim strongly underestimates precipitation in the mid-latitudes as well as global atmospheric water compared to ERA5 reanalysis data [4]. However, the tuning of PlaSim has been limited to optimizing atmospheric temperatures and net radiative fluxes so far [3]. Here, we present a different approach by tuning the model’s atmospheric energy balance and water budget simultaneously. We argue for the use of the globally averaged mean absolute error (MAE) for 2 m temperature, net radiation, and evaporation in the objective function. To select relevant model parameters, especially with respect to radiation and the hydrological cycle, we perform a sensitivity analysis and evaluate the feature importance using a Random Forest regressor. An optimal set of parameters is obtained via Bayesian optimization. Using the optimized set of parameters, the mean absolute error of temperature and cloud cover is reduced on most model levels, and mid-latitude precipitation patterns are improved. In addition to annual zonal-mean patterns, we examine the agreement with the seasonal cycle and discuss regions in which the bias remains considerable, such as the monsoon region over the Pacific. We discuss the robustness of this tuning with regards to resolution (T21, T31, and T42), and compare the atmosphere-only results to simulations with a mixed-layer ocean. Finally, we provide an outlook on the applicability of our parametrization to climate states other than present-day conditions. [1] K. Fraedrich et al., Meteorol. Z. 14, 299–304 (2005) [2] F. Lunkeit et al., Planet Simulator User’s Guide Version 16.0 (University of Hamburg, 2016) [3] G. Lyu et al., J. Adv. Model. Earth Syst. 10, 207–222 (2018) [4] H. Hersbach et al., Q. J. R. Meteorol. Soc. 146, 1999–2049 (2020)

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)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,015
Score d'incertitude au seuil0,030

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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.

Tête enseignante Opus0,068
Tête enseignante GPT0,250
Écart entre enseignants0,182 · 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'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

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

En bref

Citations1
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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