模式中 Spin Up 时间是什么意思?

2020/9/29

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# Question:

模式中 Spin Up 时间是什么意思? Spin Up 时间可以变化吗,取决于什么因素?(大气模型)

# Answer:

# Chang Liao - Pacific Northwest National Laboratory

由于不使用方程很难说明我的答案,因此我在链接中附上了一些摘要。

  1. 许多简单模型可以在没有加速的情况下运行,因为如果您具有初始条件和边界条件,则可以使用直接求解器(MUMPS 等)和观测值直接求解 ODE / PDE;而且他们可能需要很长时间来执行矩阵运算;
  2. 当我们不能直接求解方程时,可以使用迭代方法。例如,许多模型都使用 PETSc 查找解决方案。
  3. 另一个常用的方法是旋转加速,它可以用来近似状态变量;由于池和通量的顺序不同,可能还会花费很长时间;
  4. 旋转加速时,由于局部/全局优化问题,我们还需要注意参数和阈值。
  5. 在数学上,旋转加速类似于正向显式/欧拉有限差分法,而迭代矩阵求解器是隐式有限差分法。

# Michel M. Verstraete - University of the Witwatersrand

用于预测天气,预测可能的气候情景或重新分析数据的工具全部基于或源自通用循环模型(GCM)。 这些模型需要初始(IC)和边界条件(BC),然后才能开始向前运行并生成对未来情况的估计。

由于存在内在的困难(包括观测数据中不可避免的不确定性,两者之间的不一致以及模型制定中也可能存在局限性),因此当模型试图保持稳定之前,初始结果并不可靠。这就是 Spin Up 时间。一旦调整了场并且结果变得更加稳定,就可以以特定方式激发(强迫)模型,并且可以信任结果。

因此,每个模型的加速时间可能会有所不同,尤其是随着 IC 和 BC 的质量以及运行目的而变化。 考虑到高性能计算的成本,需要在较长的加速周期(以使模型“忘记” IC 和 BC)与快速生成有用结果之间进行权衡。 社区(天气,气候,重新分析)在上面提到的此问题上产生了很多资料。

# Yang Yang - National Institute of Water and Atmospheric Research

要运行模型,需要初始条件,无论是来自观察还是来自其他模型输出,或者是这两者的组合。 初始条件需要与运行的模型有相关联的热力学平衡。 如果没有,模型将进行调整,直到达到平衡为止。 这种调整称为模型 spinup,所需的时间就是 spinup 时间。 根据模型的不同,中尺度天气数值模型的启动时间可能只有几个小时,而涉及土壤湿度的陆地表面模型的 spinup 时间可能长达数年(Yang,Yang,M.Uddstrom 和 M.Duncan(2011),短旋耕期对土壤水分模拟的影响及其在新西兰的成因,J. Geophys. Res., 116, D24108, doi:10.1029/2011JD016121)。

Last Updated: 2023-10-29T08:26:04.000Z