Collaborative Research: From Adjoints for the Few to Adjoints for the Many: Integrating the Use of Adjoint Methods in Earth System Modeling
协作研究:从少数人的伴随到多人的伴随:在地球系统建模中整合伴随方法的使用
基本信息
- 批准号:1751120
- 负责人:
- 金额:$ 13.75万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-09-01 至 2020-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Adjoint models are useful mathematical tools for studies that require state estimates (e.g. forecasts or projections), and sensitivities of model output with respect to model input. Adjoint methods allow efficient and comprehensive computation of model sensitivity to very high dimensional spaces of inputs. An adjoint model can be used to efficiently quantify the effects of changes in the spatio-temporal distribution of surface winds, buoyancy fluxes, or mixing distribution in the ocean, on quantities such as carbon uptake in the Southern Ocean. Developing adjoint models for given state-of-the-art geophysical models can be as complex as developing the geophysical models themselves, which is one reason why adjoints are not frequently used. This project will advance the tools needed to implement adjoint models.The project will pursue three inter-related work packages to overcome these limitations:(1) bringing the open-source AD tool OpenAD to full maturity on four open-source Earth system modeling frameworks used in climate research and education(2) developing configurations around several science applications where the sensitivity of quantities of interest (cost functions) to inputs (control variables) can be configured for realistic runtimes,(3) developing a generic Message Passing Interface (MPI)-based framework to enable the coupling between high-resolution forward and low-resolution adjoint models. The proposed geoscience studies will be of interest to computational and climate scientists. A broader impact of this research will be to enable adjoint methods to be more easily used across the geosciences, with potential to be transformative for data assimilation and sensitivity analysis in a wide range of geoscience and other disciplines.
伴随模型对于需要状态估计(例如预测或预测)和模型输出相对于模型输入的灵敏度的研究是有用的数学工具。伴随方法允许有效和全面的计算模型的灵敏度非常高维空间的输入。伴随模式可用于有效地量化表面风、浮力通量或海洋混合分布的时空分布变化对南大洋碳吸收等数量的影响。为给定的最先进的地球物理模型开发伴随模型可能与开发地球物理模型本身一样复杂,这是伴随不经常使用的原因之一。 该项目将推进实施伴随模型所需的工具,并将开展三个相互关联的工作包,以克服这些限制:(1)使开源AD工具OpenAD在气候研究和教育中使用的四个开源地球系统建模框架上完全成熟(2)围绕几个科学应用开发配置,其中感兴趣的量的敏感性(成本函数)到输入(控制变量)可以被配置用于实际的运行时,(3)开发一个通用的基于消息传递接口(MPI)的框架,以实现高分辨率前向和低分辨率伴随模型之间的耦合。拟议的地球科学研究将引起计算科学家和气候科学家的兴趣。 这项研究的更广泛影响将使伴随方法更容易在地球科学中使用,并有可能在广泛的地球科学和其他学科中进行数据同化和敏感性分析。
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Sicopolis-AD: Quick-Start Manual
Sicopolis-AD:快速入门手册
- DOI:10.2172/1499025
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Logan, L.C.
- 通讯作者:Logan, L.C.
SICOPOLIS-AD v1: an open-source adjoint modeling framework for ice sheet simulation enabled by the algorithmic differentiation tool OpenAD
- DOI:10.5194/gmd-13-1845-2020
- 发表时间:2020-04
- 期刊:
- 影响因子:5.1
- 作者:Liz C. Logan;S. Narayanan;R. Greve;P. Heimbach
- 通讯作者:Liz C. Logan;S. Narayanan;R. Greve;P. Heimbach
Quantifying Dynamical Proxy Potential Through Shared Adjustment Physics in the North Atlantic
通过北大西洋共享调整物理学来量化动力代理潜力
- DOI:10.1029/2020jc016112
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Loose, N.;Heimbach, P.;Pillar, H. R.;Nisancioglu, K. H.
- 通讯作者:Nisancioglu, K. H.
Using a regional ocean model to understand the structure and variability of acoustic arrivals in Fram Strait
- DOI:10.1121/10.0000513
- 发表时间:2020-02-01
- 期刊:
- 影响因子:2.4
- 作者:Geyer, Florian;Sagen, Hanne;Vazquez, Heriberto J.
- 通讯作者:Vazquez, Heriberto J.
The Importance of Remote Forcing for Regional Modeling of Internal Waves
远程强迫对于内波区域模拟的重要性
- DOI:10.1029/2019jc015623
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Mazloff, Matthew R.;Cornuelle, Bruce;Gille, Sarah T.;Wang, Jinbo
- 通讯作者:Wang, Jinbo
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MITgcm-AD v2: Open source tangent linear and adjoint modeling framework for the oceans and atmosphere enabled by the Automatic Differentiation tool Tapenade
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- 作者:
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Patrick Heimbach
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$ 13.75万 - 项目类别:
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2038422 - 财政年份:2020
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Standard Grant
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1924546 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 13.75万 - 项目类别:
Standard Grant
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1903596 - 财政年份:2019
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$ 13.75万 - 项目类别:
Standard Grant
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- 批准号:
1737759 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 13.75万 - 项目类别:
Standard Grant
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1603854 - 财政年份:2016
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Standard Grant
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合作研究:白令海峡太平洋流入北极海洋观测系统——北极观测网络的基本组成部分
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1640357 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 13.75万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collaborative Research: Submarine Melting of Greenland's Glaciers: What are the relevant ocean dynamics?
合作研究:格陵兰岛冰川海底融化:相关的海洋动力学是什么?
- 批准号:
1550290 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 13.75万 - 项目类别:
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Collaborative Research: Submarine Melting and Freshwater Export in Greenland's Glacial Fjords: The Role of Subglacial Discharge, Fjord Topography and Shelf Properties
合作研究:格陵兰岛冰川峡湾的海底融化和淡水输出:冰下排放、峡湾地形和陆架特性的作用
- 批准号:
1434149 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 13.75万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
Research on Quantum Field Theory without a Lagrangian Description
- 批准号:24ZR1403900
- 批准年份:2024
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
Cell Research
- 批准号:31224802
- 批准年份:2012
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
Cell Research
- 批准号:31024804
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Cell Research (细胞研究)
- 批准号:30824808
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Research on the Rapid Growth Mechanism of KDP Crystal
- 批准号:10774081
- 批准年份:2007
- 资助金额:45.0 万元
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相似海外基金
Collaborative Research: REU Site: Earth and Planetary Science and Astrophysics REU at the American Museum of Natural History in Collaboration with the City University of New York
合作研究:REU 地点:地球与行星科学和天体物理学 REU 与纽约市立大学合作,位于美国自然历史博物馆
- 批准号:
2348998 - 财政年份:2025
- 资助金额:
$ 13.75万 - 项目类别:
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Collaborative Research: REU Site: Earth and Planetary Science and Astrophysics REU at the American Museum of Natural History in Collaboration with the City University of New York
合作研究:REU 地点:地球与行星科学和天体物理学 REU 与纽约市立大学合作,位于美国自然历史博物馆
- 批准号:
2348999 - 财政年份:2025
- 资助金额:
$ 13.75万 - 项目类别:
Standard Grant
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“小型表演”:通过遗产科学和基于实践的研究调查约翰·巴斯克维尔(1707-75)的印刷拳头
- 批准号:
AH/X011747/1 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 13.75万 - 项目类别:
Research Grant
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将艾滋病毒科学民主化,超越社区研究
- 批准号:
502555 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 13.75万 - 项目类别:
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- 批准号:
DE240100161 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 13.75万 - 项目类别:
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Understanding the experiences of UK-based peer/community-based researchers navigating co-production within academically-led health research.
了解英国同行/社区研究人员在学术主导的健康研究中进行联合生产的经验。
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Studentship
XMaS: The National Material Science Beamline Research Facility at the ESRF
XMaS:ESRF 的国家材料科学光束线研究设施
- 批准号:
EP/Y031962/1 - 财政年份:2024
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$ 13.75万 - 项目类别:
Research Grant
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FCEO-UKRI 高级研究奖学金 - 冲突
- 批准号:
EP/Y033124/1 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 13.75万 - 项目类别:
Research Grant
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- 批准号:
EP/Y033183/1 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 13.75万 - 项目类别:
Research Grant
TARGET Mineral Resources - Training And Research Group for Energy Transition Mineral Resources
TARGET 矿产资源 - 能源转型矿产资源培训与研究小组
- 批准号:
NE/Y005457/1 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 13.75万 - 项目类别:
Training Grant














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