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Machine Learning With Data Assimilation and Uncertainty Quantification for Dynamical Systems:A Review

IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica 2023年第6期10卷 1361-1387页

作者： Sibo Cheng César Quilodrán-Casas Said Ouala Alban Farchi Che Liu Pierre Tandeo Ronan Fablet Didier Lucor Bertrand Iooss Julien Brajard Dunhui Xiao Tijana Janjic Weiping Ding Yike Guo Alberto Carrassi Marc Bocquet Rossella Arcucci Data Science Institute Department of ComputingImperial College LondonSW72AZ London Department of earth Science and Engineering Imperial College LondonSW72AZ London Department of Computer Science and Engineering Hong Kong University of Science and TechnologyHong Kong 999077China the IMT Atlantique Lab-STICCUMR CNRS 6285France and OdysseyInria/IMTFrance.P.Tandeo is also with RIKEN Center for Computational ScienceKobeJapan the CEREA École des Ponts and EDF R&Dîle-de-FranceFrance the Laboratoire Interdisciplinaire des Sciences du Numérique CNRSParis-Saclay UniversityF-91403OrsayFrance the Electricitéde France(EDF) 78401 ChatouFranceInstitut de Mathématiques de Toulouse31062 ToulouseFrance and SINCLAIR AI LabSaclayFrance the Sorbonne University ParisFranceand also with Nansen Environmental and Remote Sensing Center(NERSC)BergenNorway the School of Mathematical Sciences Tongji UniversityShanghai 200092China the Mathematical Institute for Machine Learning and Data Science KU Eichstaett-IngolstadtBavariaGermany the School of Information Science and Technology Nantong UniversityNantong 226019China the Department of Physics and Astronomy“Augusto Righi” University of Bologna40124 BolognaItaly

Data assimilation(DA)and uncertainty quantification(UQ)are extensively used in analysing and reducing error propagation in high-dimensional spatial-temporal *** applications span from computational fluid dynamics(CFD)to geoscience and climate ***,much effort has been given in combining DA,UQ and machine learning(ML)*** research efforts seek to address some critical challenges in high-dimensional dynamical systems,including but not limited to dynamical system identification,reduced order surrogate modelling,error covariance specification and model error correction.A large number of developed techniques and methodologies exhibit a broad applicability across numerous domains,resulting in the necessity for a comprehensive *** paper provides the first overview of state-of-the-art researches in this interdisciplinary field,covering a wide range of *** review is aimed at ML scientists who attempt to apply DA and UQ techniques to improve the accuracy and the interpretability of their models,but also at DA and UQ experts who intend to integrate cutting-edge ML approaches to their ***,this article has a special focus on how ML methods can overcome the existing limits of DA and UQ,and vice *** exciting perspectives of this rapidly developing research field are also *** Terms-Data assimilation(DA),deep learning,machine learning(ML),reduced-order-modelling,uncertainty quantification(UQ).

关键词： assimilation overcome apply

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欧-亚-非大陆季风:超级大陆与超级季风的雏形

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第四纪研究 2020年第6期40卷 1381-1396页

作者：程海李瀚瑛张旭张海伟易亮蔡演军胡永云石正国彭友兵赵景耀 Gayatri Kathayat Ashish Sinha 西安交通大学全球变化研究院陕西西安710054 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061 中国地质科学院岩溶地质研究所岩溶动力学重点实验室广西桂林541004 兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室甘肃兰州730000 Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar and Marine Research Bremerhaven 27568Germany 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 北京大学物理学院大气与海洋科学系北京100871 Department of earth Sciences California State University Dominguez HillsCalifornia 90747USA

欧洲-亚洲-非洲大陆聚集在一起,占地球陆地面积的一半以上(约56%),整体上可以近似看作是超级大陆的"雏形";相应地,广泛分布的亚洲-非洲季风-干旱气候系统也可以近似为超级季风-干旱系统的"雏形"。对这一巨大气候体系的研究不仅本身有十... 详细信息

欧洲-亚洲-非洲大陆聚集在一起,占地球陆地面积的一半以上(约56%),整体上可以近似看作是超级大陆的"雏形";相应地,广泛分布的亚洲-非洲季风-干旱气候系统也可以近似为超级季风-干旱系统的"雏形"。对这一巨大气候体系的研究不仅本身有十分重要的理论和实际意义,同时也能够为研究潘基亚超级大陆-超级季风系统及其演化提供现代或第四纪的"相似型"。晚更新世-全新世地质记录和气候模拟结果表明亚洲-非洲夏季风气候变化主要响应北半球夏季太阳辐射变化;南北半球季风变化在岁差尺度上的相位关系近于相反;西风环流影响下的中亚干旱-半干旱区气候变化在岁差尺度上与亚洲季风也接近同相位变化;亚洲-非洲季风-干旱气候系统的这些变化在岁差尺度上领先于全球冰量的变化。总体上,似乎可以提出这样一种假说:受到地球轨道偏心率幅度调谐的太阳辐射在岁差尺度的周期波动可能是季风-干旱气候在轨道尺度上的主导"韵律",包括潘基亚超级大陆季风气候在轨道尺度上的变化。第四纪欧洲-亚洲-非洲"超级大陆"及其季风-干旱系统本质上与潘基亚超级大陆的季风-干旱系统有着一定程度的相似性,因此研究前者是理解后者(所谓将今论古)的重要途径之一,对解译深时"碎片"化的地质记录有实际意义。

关键词：亚洲-非洲季风潘基亚超级大陆-超级季风轨道时间尺度岁差相位

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