|
|
Ensemble Kalman filter on high and infinite dimensional spaces
Kasanický, Ivan ; Hlubinka, Daniel (vedoucí práce) ; Pannekoucke, Olivier (oponent) ; Antoch, Jaromír (oponent)
Název práce: Ensemblový Kalmanův filtr na prostorech velké a nekonečné di- menze Autor: Mgr. Ivan Kasanický Katedra: Katedra pravděpodobnosti a matematické statistiky Vedoucí disertační práce: doc. RNDr. Daniel Hlubinka, Ph.D., Katedra pravdě- podobnosti a matematické statistiky Konzultant disertační práce: prof. RNDr. Jan Mandel, CSc., Department of Mathematical and Statistical Sciences, University of Colorado Denver Abstrakt: Ensemblový Kalmanův filtr (EnKF) je rekursivní algoritmus, který se používá pro asimilaci dat. Asimilace dat je sekvenční odhad stavu chaotického dynamického systému, jehož vývoj v čase je řízen soustavou diferenciálních rovnic. Z těchto důvodů je rozumné předpokládat, že dimenze stavu tohoto systému je nekonečná. V předložené práci je dokázáno, že je možné použít EnKF i když je systém definován na nekonečně rozměrném separabilním Hilbertově prostoru, a to za předpokladu, že šum v pozorováních je pouze slabá náhodná veličina se zdola omezenou kovariancí. Je též ukázáno, že za splnění těchto předpokladů je možné použít i jiné asimilační metody a to 3DVAR a Bayesovský filtr. Navíc známy fakt, že EnKF konverguje k řešení Kalmanova filtru jestliže počet členů ensemblu roste nade všechny...
|
|
|
Time-domain modelling of global barotropic ocean tides
Einšpigel, David ; Martinec, Zdeněk (vedoucí práce) ; Haagmans, Roger (oponent) ; Matyska, Ctirad (oponent)
Oceánské slapy se tradičně modelují ve frekvenční oblasti s buzením na vybraných slapových frekvencí. Je to přírozený přístup, nicméně nelinearity oceánské dynamiky nejsou přímo zahrnuty. Alternativou je modelování v časové oblasti s buzením, které je dáno kompletním lunisolárním slapovým potenciálem, tj. všechny slapové frekvence jsou zahrnuty. Tento přístup byl uplatněn v několika oceánských slapových modelech, nicméně stále zůstavá pár problémů k vyřešení, například asimilace satelitních altimetrických dat. V této práci představujeme DEBOT, globální a časový barotropní oceánský slapový model s úplným lunisolárním buzením. DEBOT byl vyvinut "od píky". Základem modelu jsou rovnice mělké vody, které jsou nově odvozeny v geografických (sférických) souřadnicích. Odvození zahrnuje okrajové podmínky a Reynoldsův tenzor ve fyzikálně konzistentním tvaru. Numerický model je řešen v prostoru metodou konečných diferencí a v čase zobecněným forward-backward schématem. Funkčnost kódu je demonstrována testy na zachování integrálních invariantů. DEBOT má dva módy pro modelování oceánských slapů: DEBOT-h, čistě hydrodynamický mód, a DEBOT-a, asimilační mód. Navrhli jsme asimilační schéma vhodné pro časový model, které představuje alternativu k existujícím frekvenčním technikám, jež jsou používány v ostatních asimilačních...
|
|
|
Software environment for data assimilation in radiation protection
Majer, Peter ; Šmídl, Václav (vedoucí práce) ; Hofman, Radek (oponent)
Táto práca sa zaoberá asimiláciou dát prízemného vetra v rámci meteorologického modelu WRF pre lokálnu doménu. Využívame pritom bayesovskú štatistiku, konkrétne metódu sekvenčné Monte Carlo v kombinácii s filtrom vzoriek - particle filtering. Súčasťou práce je aplikácia napísaná v jazyku Python, ktorá tvorí rozhranie s WRF, uskutočňuje samotnú asimiláciu a poskytuje výstup v podobe grafov. V prípade stabilných veterných podmienok sú predpovede korigovaného WRF signifikantne bližšie meraným dátam než predpoveď nekorigovaného WRF. Za týchto okolností je možné použiť takto asimilovaný model pre spoľahlivejšie krátkodobé lokálne predpovede. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Využití analýzy prostorových vazeb mezi meteorologickými veličinami v asimilaci dat do numerického modelu předpovědi počasí
Sedláková, Klára ; Sokol, Zbyněk (vedoucí práce) ; Řezáčová, Daniela (oponent)
VYUŽITÍ ANALÝZY PROSTOROVÝCH VAZEB MEZI METEOROLOGICKÝMI VELIČINAMI V ASIMILACI DAT DO NUMERICKÉHO MODELU PŘEDPOVĚDI POČASÍ Kvalitní počáteční podmínky numerických modelů, neboli hodnoty modelových veličin v uzlových bodech, které vstupují do modelu, mají velký vliv na správnost předpovědi. Cílem přípravy počátečních podmínek je na základě aktuálně naměřených hodnot meteorologických proměnných upravit prvotní odhad stavu atmosféry nazývaného předběžné pole tak, aby co nejlépe odpovídalo stávajícím podmínkám atmosféry. Tyto podmínky jsou připravovány různými metodami objektivní analýzy nebo asimilace meteorologických dat. Jednou z metod asimilace je 3D variační metoda, která využívá prostorových vazeb mezi proměnnými a výsledné hodnoty se blíží skutečně naměřeným hodnotám. Využitím prostorových vazeb dokážeme zpřesnit počáteční podmínky a tím zlepšit výsledek předpovědi. V této práci jsme se zaměřili na studium prostorových vazeb v konvekčních bouřích na základě analýzy korelačních vztahů mezi modelovými veličinami. K analýze byla použita modelová data z modelu COSMO s horizontálním rozlišením 2,8 km, která popisovala 152 konvekčních bouří ve všech vertikálních hladinách. Analýza prokázala silné vazby mezi vertikálními rychlostmi, vertikální rychlostí a teplotou vzduchu, vertikální rychlostí a...
|
|
|
Online System for Fire Danger Rating in Colorado
Vejmelka, Martin ; Kochanski, A. ; Mandel, J.
A method for the data assimilation of fuel moisture surface observations has been developed for the purpose of incorporation in wildfire forecasting and fire danger rating. In this work, we describe the method itself and also an online computer system that implements the method and combines it with the Real-Time Mesoscale Analysis to track local weather conditions and estimate the fuel moisture content in the state of Colorado. We discuss the construction of the system and future development.
|
|
|
Bayesian Methods for Optimization of Radiation Monitoring Networks
Šmídl, Václav ; Hofman, Radek
Release of radioactive material into the atmosphere is the last possible resort of any accident in a nuclear power plant. It is an extremely rare event, however with severe consequences for potentially many people living in proximity of the power plant. Awareness of radiation security has been increased after the Chernobyl accident, and almost every country is now equipped with monitoring network of on-line connected receptors continually measuring radiation levels. Initial configurations of the network were designed by experts using their experience.In this report, we are concerned with local scale modeling of less severe accident in the range of tens of kilometers from the nuclear power plant. Both the stationary and mobile groups will be discussed. The preferred model of uncertainty is the empirical density which will be assimilated with measurements using the sequential Monte Carlo methodology. We will discuss influence of various loss functions.
|
|
|
Data assimilation methods for early and late phase of radiation accident - A comprehensive review with examples of methods examined within solution of the grant projet VG20102013018
Hofman, Radek ; Pecha, Petr ; Šmídl, Václav
The task of the decision support in the case of a radiation accident is to provide up-to-date information on the radiation situation, prognosis of its future evolution and possible conse- quences. The reliability of predictions can be significantly improved using data assimilation, which refers to a group of mathematical methods allowing an efficient combination of ob- served data with a numerical model. The concerns application of the advanced data assimilation methods in the field of radiation protection. We focus on assessment of off-site consequences in the case of a radiation accident when radionuclides are released into the environment. In this report we present a comprehensive review of data assimilation evaluated for pur- poses of inclusion into the data assimilation and decision support system ASIM developed within the grant project VG20102013018 provided by the Ministry of the Interior of the Czech Republic.
|
|
| |
|
| |
|
| |
host ::
RSS.