A challenge arising from the local Bayesian assimilation of data in an atmospheric flow simulation is the imbalances it may introduce. Fast-mode imbalances of the order of the slower dynamics can be negated by employing a blended numerical model with seamless access to the compressible and the soundproof pseudo-incompressible dynamics. Here, the blended modelling strategy by Benacchio et al. (2014) is upgraded in an advanced numerical framework and extended with a Bayesian local ensemble data assimilation method. Upon assimilation of data, the model configuration is switched to the pseudo-incompressible regime for one time-step. After that, the model configuration is switched back to the compressible model for the duration of the assimilation window. The switching between model regimes is repeated for each subsequent assimilation window. An improved blending strategy ensures that a single time-step in the pseudo-incompressible regime is sufficient to filter imbalances. This improvement is based on three innovations: (i) the association of pressure fields computed at different stages of the numerical integration with actual time levels; (ii) a conversion of pressure-related variables between the model regimes derived from low Mach number asymptotics; and (iii) a judicious selection of the pressure variables used in converting numerical model states when a switch of models occurs. Travelling vortex and bubble convection experiments show that the imbalance arising from assimilation of the momentum fields can be eliminated by using this blended model, thereby achieving balanced analysis fields. The leftover imbalance in the thermodynamics can be quantified by scale analysis.


翻译:在大气流模拟中,当地Bayesian将数据吸收到大气流模拟中所产生的一个挑战是它可能带来的不平衡。如果采用一个混合的数字模型,能够无缝地进入压缩和隔音的伪压缩动态,则可以消除较慢动态的顺序的快速模式不平衡。这里,Benacchio等人(2014年)的混合建模战略在一个先进的数字框架中升级,并通过一个Bayesian当地混合数据吸收方法加以扩展。在数据吸收后,模型配置将转至一个时间步骤的可量化的伪抑制机制。此后,模型配置将转回到可压缩的模型模式。在同化窗口持续期间,可以重复模型制度之间的转换。经过改进的混合战略确保假抑制机制的单一时间步骤足以消除不平衡。这一改进的基础是三个创新:(一) 数据融合的不同阶段所计算的压力字段与实际时间水平之间的平衡化。(二) 模型在从低Mach公司(Mach) 变压场中产生的与压力变量之间的转换,在采用这种变压模型时,可以进行演化的变压模型。

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