Ensemble data assimilation is challenging when the ensemble size is substantially smaller than the state and observation dimensions, leaving empirical covariance information rank deficient and sensitive to finite sampling. We introduce the Quantity-of-Interest Principal Component Analysis Ensemble Data-Consistent Filter (QPCA-EnDCF), a deterministic filtering method motivated by data-consistent inversion that regularizes the update in the whitened forecast--observation mismatch space. The method restricts the correction to a rank-$κ$ empirical spectral subspace before mapping it to state space through an empirical EnDCF gain. We establish concentration and spectral-projector perturbation results and derive a bias--variance decomposition showing that truncation bias is governed by the discarded component of the population mean residual, while finite-ensemble variability depends on estimation of the retained correction. QPCA-EnDCF avoids the analysis-mean variance contribution from perturbed observations in stochastic EnKF updates, and Lorenz--96 experiments show improved calibration and lower mean-squared error relative to the tested stochastic and deterministic controls, primarily through lower across-realization variance despite increased bias. An idealized inlet shallow-water experiment further shows that QPCA-EnDCF can be implemented in a high-dimensional, severely rank-deficient nonlinear model and remains numerically viable through the prescribed shelf-crossing endpoints.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
37+阅读 · 2021年2月26日
【电子书】大数据挖掘,Mining of Massive Datasets,附513页PDF
专知会员服务
105+阅读 · 2020年3月22日
【大规模数据系统,552页ppt】Large-scale Data Systems
专知会员服务
61+阅读 · 2019年12月21日
用于语音识别的数据增强
AI研习社
24+阅读 · 2019年6月5日
如何做数据治理?
智能交通技术
19+阅读 · 2019年4月20日
【大数据】海量数据分析能力形成和大数据关键技术
产业智能官
17+阅读 · 2018年10月29日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30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
3+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
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
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+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
4+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 10月21日
VIP会员
最新内容
《面向国防领域的大语言模型基准测试与适配》
专知会员服务
8+阅读 · 10月28日
世界模型入门:从序贯决策到通用智能体
专知会员服务
12+阅读 · 10月24日
军事域更好使用人工智能的实用指南
专知会员服务
11+阅读 · 10月22日
《衡量语言模型中的作战规划能力》
专知会员服务
15+阅读 · 10月20日
相关VIP内容
专知会员服务
37+阅读 · 2021年2月26日
【电子书】大数据挖掘,Mining of Massive Datasets,附513页PDF
专知会员服务
105+阅读 · 2020年3月22日
【大规模数据系统,552页ppt】Large-scale Data Systems
专知会员服务
61+阅读 · 2019年12月21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
3+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
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
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+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
4+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员