論文の概要: LD-EnFF: Latent-Dynamics Ensemble Flow Filtering for Data Assimilation with Sparse Observations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.04034v1
- Date: Fri, 02 Oct 2026 20:38:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-12 20:50:27.826309
- Title: LD-EnFF: Latent-Dynamics Ensemble Flow Filtering for Data Assimilation with Sparse Observations
- Title(参考訳): LD-EnFF:スパース観測とデータ同化のための潜時流体エンサンブルフローフィルタ
- Abstract要約: 本稿では,予測伝搬とフィルタ更新の両方を,コンパクトな潜在空間で行うシーケンシャルなフィルタリングフレームワークを提案する。
LD-EnFFはコルモゴロフ流、津波伝播、大気モデルにまたがるベンチマークにおいて、幅広いデータ同化アルゴリズムよりも大幅に優れている。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 7.174856662381964
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Data assimilation combines model forecasts with noisy, incomplete observations to estimate the evolving state of a dynamical system. Existing methods face two compounding challenges: high-dimensional nonlinear dynamics make repeated forward simulation computationally expensive, while sparse observations provide limited direct information about the full state. To address these challenges, we propose the Latent-Dynamics Ensemble Flow Filter (LD-EnFF), a sequential Bayesian filtering framework that performs both forecast propagation and filtering updates in a compact latent space. LD-EnFF combines a latent dynamics surrogate for ensemble propagation with a variational autoencoder (VAE)-based observation model that evaluates a state-dependent observation likelihood in latent space. At each assimilation step, an ensemble filtering update based on flow matching uses the forecast ensemble and this likelihood to generate posterior samples, jointly updating latent states and uncertain parameters. This design avoids repeated full-state simulation during forecasting and full-field reconstruction during likelihood evaluation. LD-EnFF substantially outperforms a broad range of data assimilation algorithms on benchmarks spanning Kolmogorov flow, tsunami propagation, and atmospheric modeling, all featuring complex dynamics and sparse, noisy observations.
- Abstract(参考訳): データ同化は、モデル予測とノイズ、不完全な観測を組み合わせることで、力学系の進化状態を推定する。
既存の手法では、2つの複合的な課題に直面している: 高次元の非線形力学は、連続したフォワードシミュレーションを計算的に高価にし、スパース観測はフル状態に関する限られた直接的な情報を提供する。
これらの課題に対処するために,予測伝搬とフィルタ更新の両方をコンパクトな潜在空間で行う逐次ベイズフィルタフレームワークであるLatent-Dynamics Ensemble Flow Filter (LD-EnFF)を提案する。
LD-EnFFは、エンサンブル伝播のための潜時ダイナミクスサロゲートと変分オートエンコーダ(VAE)に基づく観測モデルを組み合わせることで、潜時空間における状態依存的な観測可能性を評価する。
各同化ステップにおいて、フローマッチングに基づくアンサンブルフィルタリング更新は、予測アンサンブルとこの可能性を利用して後続サンプルを生成し、潜伏状態と不確実なパラメータを共同で更新する。
この設計は, 予測および確率評価中のフルフィールド再構成において, 実状態シミュレーションの繰り返しを回避する。
LD-EnFFはコルモゴロフ流、津波伝播、大気モデルにまたがるベンチマークにおいて、様々なデータ同化アルゴリズムを大幅に上回る。
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