We introduce a physically relevant stochastic representation of the rotating shallow water equations. The derivation relies mainly on a stochastic transport principle and on a decomposition of the fluid flow into a large-scale component and a noise term that models the unresolved flow components. As for the classical (deterministic) system, this scheme, referred to as modelling under location uncertainty (LU), conserves the global energy of any realization and provides the possibility to generate an ensemble of physically relevant random simulations with a good trade-off between the model error representation and the ensemble's spread. To maintain numerically the energy conservation feature, we combine an energy (in space) preserving discretization of the underlying deterministic model with approximations of the stochastic terms that are based on standard finite volume/difference operators. The LU derivation, built from the very same conservation principles as the usual geophysical models, together with the numerical scheme proposed can be directly used in existing dynamical cores of global numerical weather prediction models. The capabilities of the proposed framework is demonstrated for an inviscid test case on the f-plane and for a barotropically unstable jet on the sphere.


翻译:我们引入了与物理相关的浅水方程式的物理随机代表,这种衍生主要依赖于一个随机迁移原理,以及流体分解成一个大型部件,以及一个模拟未解决流体元件的噪音术语。关于古典(确定性)系统,这个称为位置不确定情况下建模的系统,保存了任何实现的任何全球能量,并提供了产生与物理相关的随机模拟的组合的可能性,在模型误差代表和共通性分布之间有着良好的权衡。为了保持节能特征,我们将维持基本确定性模型的离散性能量(空间)与基于标准定量体积/差异操作者的随机性术语的近似值结合起来。LU的衍生依据与通常的地球物理模型的非常相同的保护原则,以及拟议的数字计划可以直接用于全球数字天气预测模型的现有动态核心。拟议框架的能力在磁平面和气压空间的反视测试中得到了演示。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
22+阅读 · 2021年4月10日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
【CVPR2021】动态度量学习
专知会员服务
39+阅读 · 2021年3月30日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
图机器学习 2.2-2.4 Properties of Networks, Random Graph
图与推荐
10+阅读 · 2020年3月28日
鲁棒机器学习相关文献集
专知
8+阅读 · 2019年8月18日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
【今日新增】IEEE Trans.专刊截稿信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2017年6月29日
Arxiv
0+阅读 · 2021年12月13日
VIP会员
相关资讯
图机器学习 2.2-2.4 Properties of Networks, Random Graph
图与推荐
10+阅读 · 2020年3月28日
鲁棒机器学习相关文献集
专知
8+阅读 · 2019年8月18日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
【今日新增】IEEE Trans.专刊截稿信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2017年6月29日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员