Computing matrix inverses (or, e.g., left inverses) using known algorithms is in general computationally prohibitive in high dimension, such as in an operational weather forecasting context. In this article, a swift, scalable algorithm to calculate the left inverse (through singular values decompositions techniques) of a square root of a horizontally localized ensemble covariance matrix is introduced. In this algorithm, calculations involving model variables located in different grid vertical columns can be performed separately. This is the aspect that makes this algorithm scalable by allowing for parallel computing. The algorithm is developed in the case when the number of ensemble members equals the number of model variables in each grid vertical column (this number is of order $10^3$ for current high-resolution models). The algorithm is tested in a synthetic experiment on a three-dimensional grid, and it is found to have very good accuracy. Additionally, a version of the algorithm outputting the left-multiplication of a generic vector by that above-mentioned left inverse is also introduced. For operational applications, if executed on a single processor, that version of the algorithm is already $9$ orders of magnitude faster than a traditional algorithm, and, with multiple, parallel processors, it scales until the number of processors reaches the order of $10^6$. In addition, an application of the algorithm is pointed out: performing the transform from model variables to an alternative set of variables, defined herein as standardized variables, being climatologically uncorrelated and each having unit climatological error variance. Furthermore, it is pointed out that the standardized variables allow constructing a new Hybrid covariance model, which is positive definite and climatologically unbiased, and it features a geographically dependent climatological error covariance matrix.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【新书】基于物理的模拟
专知会员服务
23+阅读 · 2025年7月25日
COLING2024|不平衡场景下的多模态知识图谱补全
专知会员服务
23+阅读 · 2024年3月23日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
用于数学的 10 个优秀编程语言
算法与数据结构
13+阅读 · 2018年1月5日
最新|深度离散哈希算法,可用于图像检索!
全球人工智能
14+阅读 · 2017年12月15日
干货|掌握机器学习数学基础之优化[1](重点知识)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月19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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
8+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
3+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
9+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
【新书】基于物理的模拟
专知会员服务
23+阅读 · 2025年7月25日
COLING2024|不平衡场景下的多模态知识图谱补全
专知会员服务
23+阅读 · 2024年3月23日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员