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Enregistrement W4304128255 · doi:10.3390/meteorology1040027

The Future of Climate Modelling: Weather Details, Macroweather Stochastics—Or Both?

2022· article· en· W4304128255 sur OpenAlexaff
S. Lovejoy

Notice bibliographique

RevueMeteorology · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueClimate variability and models
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésDownscalingClimate modelStochastic modellingGeneralizationClimate changeExploitGeneral Circulation ModelScale (ratio)Computer scienceStatistical mechanicsEconometricsMeteorologyStatistical physicsMathematicsGeographyPhysicsStatisticsGeology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Since the first climate models in the 1970s, algorithms and computer speeds have increased by a factor of ≈1017 allowing the simulation of more and more processes at finer and finer resolutions. Yet, the spread of the members of the multi-model ensemble (MME) of the Climate Model Intercomparison Project (CMIP) used in last year’s 6th IPCC Assessment Report was larger than ever: model uncertainty, in the sense of MME uncertainty, has increased. Even if the holy grail is still kilometric scale models, bigger may not be better. Why model structures that live for ≈15 min only to average them over factors of several hundred thousand in order to produce decadal climate projections? In this commentary, I argue that alongside the development of “seamless” (unique) weather-climate models that chase ever smaller—and mostly irrelevant—details, the community should seriously invest in the development of stochastic macroweather models. Such models exploit the statistical laws that are obeyed at scales longer than the lifetimes of planetary scale structures, beyond the deterministic prediction limit (≈10 days). I argue that the conventional General Circulation Models and these new macroweather models are complementary in the same way that statistical mechanics and continuum mechanics are equally valid with the method of choice determined by the application. Candidates for stochastic macroweather models are now emerging, those based on the Fractional Energy Balance Equation (FEBE) are particularly promising. The FEBE is an update and generalization of the classical Budyko–Sellers energy balance models, it respects the symmetries of scaling and energy conservation and it already allows for both state-of-the-art monthly and seasonal, interannual temperature forecasts and multidecadal projections. I demonstrate this with 21st century FEBE climate projections for global mean temperatures. Overall, the projections agree with the CMIP5 and CMIP6 multi-model ensembles and the FEBE parametric uncertainty is about half of the MME structural uncertainty. Without the FEBE, uncertainties are so large that climate policies (mitigation) are largely decoupled from climate consequences (warming) allowing policy makers too much “wiggle room”. The lower FEBE uncertainties will help overcome the current “uncertainty crisis”. Both model types are complementary, a fact demonstrated by showing that CMIP global mean temperatures can be accurately projected using such stochastic macroweather models (validating both approaches). Unsurprisingly, they can therefore be combined to produce an optimum hybrid model in which the two model types are used as copredictors: when combined, the various uncertainties are reduced even further.

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)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,012
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: Théorique ou conceptuel
GenreSignal candidat: Autre · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,012
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,006
Communication savante0,0040,013
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0040,009
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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 Opus0,017
Tête enseignante GPT0,236
Écart entre enseignants0,218 · 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
GenreAutre

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

En bref

Citations21
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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