Instabilities in the Shallow-Water System with a Semi-Lagrangian, Time-Centered Discretization
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Conventional wisdom suggests that the combination of semi-Lagrangian advection and an implicit treatment of gravity wave terms should result in a combined scheme for the shallow-water equations stable for high Courant numbers. This wisdom is well justified by linear analysis of the system about a uniform reference state with constant fluid depth and velocity, but it is only assumed to hold true in more complex scenarios. This work finds that this conventional wisdom no longer holds in more complicated flow regimes, in particular when the background state is given by steady-state flow past topography. Instead, this background state admits a wide range of instabilities that can lead to noise in atmospheric forecasts. Significance Statement This work shows that solutions to the shallow-water equations with a semi-Lagrangian treatment of advection and an implicit, time-centered treatment of gravity wave terms can be unstable when there is a background state of flow over topography. This basic algorithm is used by many operational weather-forecasting models to simulate the meteorological equations, and showing an instability in the simplified, shallow-water system suggests that a similar mechanism may be responsible for “noise” in operational weather forecasts under some circumstances. If this problem can be addressed, it could allow numerical weather models to operate with less dissipation, improving forecast quality.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 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 tête enseignante, 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 ».