The SUMMA-SUNDIALS Earth System Model
Notice bibliographique
Résumé
The next generation of Earth System models promisesunprecedented predictive power through the application of improvedphysical representations, data collection, and high-performancecomputing. A key component to the accuracy, efficiency, and robustnessof the Earth System simulations is the time integration ofdifferential equations describing the physical processes. Manyexisting Earth System models are simulated using low-order,constant-stepsize time-integration methods with no error control,opening them up to being inaccurate, inefficient, or require aninfeasible amount of manual tweaking when run over multipleheterogeneous domains or scales. We have implemented the variable-stepize, variable-order differentialequation solver SUNDIALS as the time integrator within the Structurefor Unifying Multiple Modelling Alternatives (SUMMA) modelframework. The model equations in SUMMA were modified and augmented toexpress conservation of mass and enthalpy. Water and energy balanceerrors were tracked and kept below a strict tolerance. The resultingSUMMA-SUNDIALS software was successfully run in a fully automatedfashion to simulate hydrological processes on the North Americancontinent, sub-divided into over 500,000 catchments. We compared the performance of SUMMA-SUNDIALS with a version (calledSUMMA-BE) that used the backward Euler method with a fixed stepsize asthe time-integration method. We find that SUMMA-BE required two ordersof magnitude more CPU time to produce solutions of comparable accuracyto SUMMA-SUNDIALS. Solutions obtained with SUMMA-BE in a similar orshorter amount of CPU time than SUMMA-SUNDIALS often contained largediscrepancies. We conclude that sufficient accuracy, efficiency, and robustness ofnext-generation Earth System model simulations can realistically onlybe obtained through the use of adaptive solvers. Furthermore, wesuggest simulations produced with low-order, constant-stepsizesolvers deserve more scrutiny in terms of their accuracy.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,014 | 0,003 |
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 ».