openda/costa voor operationele modellen en kalibratie rivier toepassingen

COSTACommon Set of Tools for Assimilation of Data

OpenDA/COSTA voor operationele modellen en

kalibratie rivier toepassingen

Nils van Velzen

Simona gebruikersdag

Oktober 2008

www.costapse.org


Overzicht

• Data assimilatie en model kalibratie

• Motivatie

• Introductie COSTA en OpenDA

• Data assimilatie met WAQUA/TRIWAQ

• Model kalibratie met OpenDA

• Conclusies

www.costapse.org


Data assimilatie en model kalibratie

• Gebruik van (computer) modellen– Voorspellen van de toekomst



• Oplossen van vraagstukken



• (Re)construeren van het heden/verleden



• Wat is een model?



• Observaties



• Data assimilatie: Het direct verbeteren van modelvoorspelling– Waterstanden– Snelheden

• Model kalibratie: Het verbeteren van de model parameters– Bodemruwheden– Diepte


COSTA en OpenDA

• Data assimilatie in WAQUA/TRIWAQ:– Steady state Kalman– RRSQRT

• Kalibratie van WAQUA/TRIWAQ– WAQAD (met en zonder adjoint model)– Calibriv


COSTA en OpenDA

• Speciale implementatie voor WAQUA


COSTA en OpenDA

• Model, Observaties en methode


COSTA en OpenDA

• Hergebruik van code

• Minder fouten in de code

• Minder complexe bouwstenen

• Eenvoudig uitproberen van verschillende methodes

• Samenwerking tussen instituten


COSTA en OpenDA• Voorheen COSTA en DA-Tools

– COSTA:• Fortran/C• High performance• Ondersteuning voor parallel rekenen• Open source

– DA-Tools:• Java• Makkelijk configureerbaar• Niet open source

• Combinatie biedt voordelen van beide


COSTA en OpenDA

• Beschikbare methodes:– EnsKF– EnsrF– RRSQRT– COFFEE– Sir– Conjugrad– Lbfgs– Simplex


COSTA en OpenDA

• COSTA als het high performance gedeelte van OpenDA


Data assimilatie met WAQUA/TRIWAQ

• WAQUA/TRIWAQ-COSTA koppeling is beschikbaar

• Experimenten zijn eenvoudig realiseerbaar met COSTA data assimilatie methodes

• waqpro.pl –costa yes –obssql <obsdatabase.sql>



• Filters via runscript:– Ensemble Kalman– Rrsqrt (equivalent aan WAQUA/TRIWAQ

filter

• Parallel rekenen– Normaal parallel– Domein decompositie (horizontaal en

vertikaal)



• Experiment opgezet met het DCSM v6 model

• RRSQRT

• EnKF



RRSQRT 20/40 modes



Ensemble 20/40 modes


Model kalibratie met OpenDA

• Calibriv: afregelen van rivieren– Efficiënt door directe koppeling tussen

observatie locatie en afregeling riviervak– Behoefte aan hoog/laagwater ruwheden– OpenDa gebruiken (variatie op DUD) i.p.v.

uitbreiden calibriv– Black box koppeling



• Xml-configuratie bestanden (zelf)– Instellingen van het sparse-DuD algoritme– Type van de object functie– Afhankelijkheden: parameters-observaties

• Xml-configuratie generiek– Koppeling tussen WAQUA/TRIWAQ– Zetten en lezen van parameters in siminp


Conclusies

• Data assimilatie methoden en model Kalibratie methoden zijn belangrijke gereedschappen

• COSTA-OpenDA maakt het gebruik van deze methoden (relatief) eenvoudig en goedkoop

• COSTA en OpenDA kunnen gebruikt worden met WAQUA/TRIWAQ voor zowel data assimilatie als model kalibratie

openda/costa voor operationele modellen en kalibratie rivier toepassingen

Documents