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Enregistrement W7030463508

Numerical Approaches for Time Integration of Atmospheric Models

2024· other· en· W7030463508 sur OpenAlexaboutno aff

Notice bibliographique

RevueeScholarship (California Digital Library) · 2024
Typeother
Langueen
DomaineMathematics
ThématiqueNumerical methods for differential equations
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésNumerical weather predictionIntegratorEulerian pathTime delay and integrationAtmospheric modelNumerical integrationEuler equationsEuler's formulaAtmosphere (unit)Stiff equation
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Numerical weather prediction (NWP) involves solving equations that govern the evolution of the atmosphere over the time intervals of interest, in other words an initial value problem for evolution equations is solved with the current state of the atmosphere treated as the initial condition. The computational time and spatial scale of NWP models involve large scale atmospheric dynamics such as planetary waves, tropical cyclones, gravity waves, acoustic waves, and more. One of the major computational difficulties in NWP is the wide varying propagation speeds of the atmospheric waves. The resulting stiffness from the fast-slow waves encourages the development of more efficient time integrators for efficient and accurate weather forecasting.The majority of weather centers use a semi-implicit semi-Lagrangian (SISL) time integrator. The semi-Lagrangian method is unconditionally stable for the transport equation, and therefore allows for stable integration of the atmospheric model with time steps larger than Eulerian methods. However, SISL methods develop resonance in the presence of mountains. Many tried to address this issue with additional damping, diffusion terms, or adjusting the coefficient of the time integrator, but the techniques can lead to order reduction in the time integration and can affect the overall accuracy of the solution. The presence of resonance has re-incentivized research directions back to an Eulerian formulation of the atmospheric models. In this dissertation, we explore two directions of research for improving the time integration of NWP models. First, exponential integrators have demonstrated to be a computationally efficient and accurate method for the shallow water equations and the Euler equations. Therefore, exponential integrators are a viable choice for NWP. We improve upon the parallel performance of exponential integrators on high performance computing platforms for large-scale, massively parallel environments, consequently making them a more practical choice for NWP. Second, it will take time to transition to a new operational model. Many forms of validation with other models such as ocean, air quality, climate, and more, must be cleared in order to fully adopt a new proposed scheme. Therefore, it is still beneficial to continue to improve upon the current SISL methods. Thus, we address the problem of resonance by replacing the Crank-Nicolson time integrator in the Canadian Global Environmental Multiscale model with a second order backward difference formula time integrator.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict), Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
Catégories consensuellesCharge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,549
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

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

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 Opus0,077
Tête enseignante GPT0,290
Écart entre enseignants0,213 · 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; les deux têtes enseignantes s’accordent sur ce qui est montré ici.

Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreMéthodes

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
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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