The Ensemble Kalman Filters (EnKF) employ a Monte-Carlo approach to represent covariance information, and are affected by sampling errors in operational settings where the number of model realizations is much smaller than the model state dimension. To alleviate the effects of these errors EnKF relies on model-specific heuristics such as covariance localization, which takes advantage of the spatial locality of correlations among the model variables. This work proposes an approach to alleviate sampling errors that utilizes a locally averaged-in-time dynamics of the model, described in terms of a climatological covariance of the dynamical system. We use this covariance as the target matrix in covariance shrinkage methods, and develop a stochastic covariance shrinkage approach where synthetic ensemble members are drawn to enrich both the ensemble subspace and the ensemble transformation. We additionally provide for a way in which this methodology can be localized similar to the state-of-the-art LETKF method, and that for a certain model setup, our methodology significantly outperforms it.


翻译:EnKF采用蒙特-卡尔曼过滤器(Ensemble Kalman过滤器)来代表共变信息,并受到操作环境中的抽样错误的影响,在操作环境中,模型实现的数量远小于模型状态层面。为了减轻这些错误的影响,EnKF依靠模型特有的超常性,例如共变位化,利用模型变量之间相关关系的空间位置。这项工作提出了一种减轻抽样错误的方法,利用模型的当地平均时动态动态,以动态系统的气候变异性为描述。我们在共变缩法中将这种变异性用作目标矩阵,并在合成共变异性成员被吸引以丰富共振子空间和组合变异性的同时,开发一种变异性收缩法。我们另外提出了一种方法,可以使这一方法本地化类似于最先进的LETKF方法,并且对于某种模型的设置,我们的方法大大超越了它。

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