М. Н. Кауркин1,*, Р. А. Ибраев1,2,3

1 Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Москва, Россия

2 Институт вычислительной математики им. Г. И. Марчука РАН, Москва, Россия

3 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Долгопрудный, Россия

*E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация

Введение. Проведен анализ оригинальной параллельной реализации метода ансамблевой оптимальной интерполяции для усвоения данных наблюдений в модели динамики океана Института вычислительной математики и Института океанологии (модель ИВМИО) с разрешением 0,1° для региона Северной Атлантики.

Материалы и методы. На основе известного («истинного») модельного состояния океана были выделены температурные профили (около 70 в сутки, глубина до 1500 м), которые использовались в качестве синтетических данных наблюдений. После возмущения начального условия проведены численные эксперименты для оценки скорости и точности приближения всего модельного решения к «истинному» состоянию океана по мере усвоения температурных профилей.

Анализ результатов. Дан качественный анализ результатов, приведены графики среднеквадратической и средней ошибок модельного решения. Для исследования чувствительности метода к объему используемых данных наблюдений были выполнены эксперименты с уменьшающимся количеством точек наблюдений (1/2, 1/4, 1/8 и 1/16 часть всех температурных профилей), которые показали, что усвоение даже единичных данных способно существенно повысить качество модельного прогноза.

Обсуждение и заключение. Продемонстрировано, что использование метода ансамблевой интерполяции с привлечением относительно малочисленных данных способно существенно улучшить все модельное решение даже для тех регионов, где данных наблюдений было мало или не было вовсе. Только за счет усвоения всего за 3–4 дня среднеквадратическая ошибка для модельного поля ТПО уменьшается на 1,5°C, а среднее отклонение становится практически равным нулю по всей расчетной области.

Ключевые слова

моделирование динамики океана, усвоение данных наблюдений, ансамблевая оптимальная интерполяция, вихреразрешающая модель, данные Argo.

Благодарности

работа выполнена в рамках государственного задания ФАНО России (тема № 0149-2018-0020) при частичной поддержке РФФИ (проект № 16-05-01101). При проведении расчетов использовались ресурсы Межведомственного суперкомпьютерного центра РАН.

Для цитирования

Кауркин М. Н., Ибраев Р. А. Исследование чувствительности алгоритма усвоения малочисленных данных наблюдений в модели динамики океана // Морской гидрофизический журнал. Т. 35, № 2. С. 105–113. doi:10.22449/0233-7584-2019-2-105-113

DOI

10.22449/0233-7584-2019-2-105-113

Скачать статью в PDF-формате