An ETKF approach for initial state and parameter estimation in ice sheet modelling

• Published in: Nonlinear Processes in Geophysics
• Main Authors: Bonan, Bertrand, Nodet, Maëlle, Ritz, Catherine, Peyaud, Vincent
• Other Authors: Modelling, Observations, Identification for Environmental Sciences (MOISE), Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire Jean Kuntzmann (LJK), Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), EDGe, Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-09-SYSC-0001,ADAGE,Modèles adjoints d'écoulement de la glace pour l'assimilation de données en glaciologie(2009)
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2014
• Subjects: [MATH.MATH-OC]Mathematics [math]/Optimization and Control [math.OC]; [SDU.STU.GL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Glaciology; Antarc*; Antarctica; Greenland; Ice Sheet
• Online Access: https://inria.hal.science/hal-01066882; https://inria.hal.science/hal-01066882/document; https://inria.hal.science/hal-01066882/file/npg-21-569-2014.pdf; https://doi.org/10.5194/npg-21-569-2014

International audience Estimating the contribution of Antarctica and Greenland to sea-level rise is a hot topic in glaciology. Good estimates rely on our ability to run a precisely calibrated ice sheet evolution model starting from a reliable initial state. Data assimilation aims to provide an answer to this problem by combining the model equations with observations. In this paper we aim to study a state-of-the-art ensemble Kalman filter (ETKF) to address this problem. This method is implemented and validated in the twin experiments framework for a shallow ice flowline model of ice dynamics. The results are very encouraging, as they show a good convergence of the ETKF (with localisation and inflation), even for small-sized ensembles.