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Enregistrement W4322005320 · doi:10.5194/egusphere-egu23-7812

HETV2: An update the vectorized inorganic chemistry solver HETV to include Na+-Cl--Ca2+-K+-Mg2+ in the metastable state option based on ISORROPIA II algorithms

2023· preprint· en· W4322005320 sur OpenAlexaff
Stefan Miller, Paul A. Makar, Colin Lee

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueAtmospheric chemistry and aerosols
Établissements canadiensEnvironment and Climate Change Canada
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésFortranSubroutineComputer scienceAlgorithmVectorization (mathematics)SolverChemistryComputational scienceParallel computingProgramming language

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Inorganic heterogeneous chemistry (the reactions taking place between inorganic components of the gas-particle system) is one of the most complex and computationally demanding parts of atmospheric chemistry models. Accurate and highly computationally efficient algorithms for carrying out these calculations are essential for these models. Here we present a revised and updated approach for carrying out these calculations, called HETV2.HETV2 updates the original HETV metastable state subroutines (Makar et al., 2003) expanding the aerosol system to include base cations (Mg2+, K+, Ca2+, Na+), and partitioning between chlorine, ammonium, and nitrate ions and HCl, NH3 and HNO3 gases. HETV2 is based on the algorithms of ISORROPIA II (Fountoukis and Nenes, 2007), with several key improvements for accuracy and computational efficiency of the calculations. First, the accuracy and stability of polynomial roots have been improved by using a Taylor series expansion of the quadratic formula, for times when the coefficients differ by orders of magnitude. Second, the new algorithms in HETV2 enforce mass conservation for cases where all species are present and the ratio of total base cations to sulfate is between 1.0 and 2.0. Third, the code has been optimized using a “vectorization by gridpoint” approach, allowing a single call to each subroutine for n sets of input conditions, reducing the subroutine call factor overhead. Fourth, the code has been optimized to remove unnecessary calculations, and the programming language has been updated from Fortran 77 to Fortran 90. Fifth, all subroutines that require bisection to obtain an equilibrium solution (i.e., the ‘major systems’) have had their root-finding method updated to the ‘Interpolate, Truncate and Project (ITP)’ method (Oliveria et al., 2021); the ITP method can obtain superlinear convergence, and therefore may significantly reduce the number of iterations, and hence the computational time, required to obtain the same result as ISORROPIA II. The new algorithms significantly improve both the computational speed and accuracy for inorganic heterogeneous chemistry calculations relative to ISORROPIA II. In this talk, we will describe the inorganic heterogeneous chemistry systems that are solved, the improvements to the algorithms, and compare the computational speed of ISORROPIA II to the new HETV2 code (depending on the chemical subspace examined, the new code is up to 2x faster than ISORROPIA II).References Fountoukis, C., & Nenes, A., 2007. ISORROPIA II: A computationally efficient thermodynamic equilibrium model for Aerosols. Atmospheric Chemistry and Physics, 7(17), 4639–4659.Makar, P. A., Bouchet, V. S., & Nenes, A., 2003. Inorganic Chemistry calculations using HETV—a vectorized solver for the SO42−–NO3−–NH4+ system based on the ISORROPIA algorithms. Atmospheric Environment, 37(16), 2279–2294.Oliveira, I. F., & Takahashi, R. H., 2021. An enhancement of the bisection method average performance preserving Minmax optimality. ACM Transactions on Mathematical Software, 47(1), 1–24.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Sans objet · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Logiciel · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,020
Score d'incertitude au seuil0,068

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0040,002
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0200,007

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 Opus0,026
Tête enseignante GPT0,247
Écart entre enseignants0,220 · 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'étudeSans objet
Domainenon disponible
GenreLogiciel

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

En bref

Citations0
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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