计算机科学 > 机器学习
[提交于 2024年3月19日
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标题: U-Net 卡尔曼滤波器(UNetKF):机器学习辅助集合数据同化的示例
标题: U-Net Kalman Filter (UNetKF): An Example of Machine Learning-assisted Ensemble Data Assimilation
摘要: 机器学习技术在气象和气候科学领域受到了极大的关注。数据同化(DA),即将观测数据和数值模型相结合,有潜力结合机器学习和人工智能(ML/AI)技术。在本文中,我们使用U-Net,一种卷积神经网络(CNN)类型,来预测集合卡尔曼滤波(EnKF)算法的局部集合协方差。使用一个两层的准地转模型,U-Net通过EnKF数据同化实验的数据进行训练。然后将训练好的U-Net用于预测U-Net卡尔曼滤波(UNetKF)实验中的流动依赖的局部误差协方差矩阵,并将其与传统的三维变分(3DVar)、集合三维变分(En3DVar)和EnKF方法进行比较。UNetKF的性能可以达到或超过3DVar、En3DVar或EnKF的性能。我们还证明了训练好的U-Net可以转移到更高分辨率的模型中以实现UNetKF,这再次表现出与3DVar和EnKF相当的性能,尤其是在小集合规模的情况下。
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