SIAM Journal on Applied Mathematics· 2026Q1
Kısmi Gözlemlerle Yüzey Yarı-jeostrofik Dinamiklerini İzlemede Veri Asimilasyonu için Görüntü İncelme ile Ensemble Skor Filtresi
Ensemble Score Filter with Image Inpainting for Data Assimilation in Tracking Surface Quasi-geostrophic Dynamics with Partial Observations
- 1atıf
- Q1SCImago
- 2026yıl
Kısa özet
Görüntü inceltme (inpainting) entegre eden yeni bir Ensemble Skor Filtresi (EnSF), kısmi gözlemlerle bile yüzey yarı-jeostrofik dinamiklerini izlemek için verileri başarıyla asimile eder.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Ana noktalar
- Veri asimilasyonu için görüntü inceltme tekniklerini entegre eden bir Ensemble Skor Filtresi (EnSF) geliştirildi.
- EnSF, gözlemlenen durumları tahmin etmek için bir difüzyon modeli ve gözlemlenmeyen durumları tahmin etmek için görüntü inceltme kullanır.
- Yöntemin performansı, kısmi gözlem senaryolarında yüzey yarı-jeostrofik model dinamiklerini izlemede başarıyla gösterildi.
- Görüntü inceltmeyi dahil ederek, orijinal EnSF'nin kısmi gözlemleri işleme konusundaki sınırlamaları ele alınmıştır.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Özet (abstract)
Abstract. Data assimilation plays a pivotal role in understanding and predicting turbulent systems within geoscience and weather forecasting, where data assimilation is used to address three fundamental challenges, i.e., high-dimensionality, nonlinearity, and partial observations. Recent advances in machine learning-based data assimilation methods have demonstrated encouraging results. In this work, we develop an ensemble score filter (EnSF) that integrates image inpainting to solve the data assimilation problems with partial observations. The EnSF method, proposed in our previous work [F. Bao, Z. Zhang, and G. Zhang, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., 432 (2024), 117447], exploits an exclusively designed training-free diffusion models to solve high-dimensional nonlinear data assimilation problems. Its performance has been successfully demonstrated in the context of having full observations, i.e., all the state variables are directly or indirectly observed. However, because the EnSF does not use a covariance matrix to capture the dependence between the observed and unobserved state variables, it is nontrivial to extend the original EnSF method to the partial observation scenario. In this work, we incorporate various image inpainting techniques into the EnSF to predict the unobserved states during data assimilation. At each filtering step, we first use the diffusion model to estimate the observed states by integrating the likelihood information into the score function. Then, we use image inpainting methods to predict the unobserved state variables. We demonstrate the performance of the EnSF with inpainting by tracking the surface quasi-geostrophic model dynamics under a variety of scenarios. The successful proof of concept paves the way to more in-depth investigations on exploiting modern image inpainting techniques to advance data assimilation methodology for practical geoscience and weather forecasting problems.
Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. SIAM Journal on Applied Mathematics, 2026 · DOI ↗
Ücretsiz hesapla devam et
Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.
Web'de ücretsiz devam etGoogle ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.
Telefonda:
Alan: Atmosfer Bilimi
Atmospheric ScienceEarth and Planetary Sciences