<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing with OASIS Tables v3.0 20080202//EN" "https://jats.nlm.nih.gov/nlm-dtd/publishing/3.0/journalpub-oasis3.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:oasis="http://docs.oasis-open.org/ns/oasis-exchange/table" xml:lang="en" dtd-version="3.0" article-type="research-article">
  <front>
    <journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher">GMD</journal-id><journal-title-group>
    <journal-title>Geoscientific Model Development</journal-title>
    <abbrev-journal-title abbrev-type="publisher">GMD</abbrev-journal-title><abbrev-journal-title abbrev-type="nlm-ta">Geosci. Model Dev.</abbrev-journal-title>
  </journal-title-group><issn pub-type="epub">1991-9603</issn><publisher>
    <publisher-name>Copernicus Publications</publisher-name>
    <publisher-loc>Göttingen, Germany</publisher-loc>
  </publisher></journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.5194/gmd-18-4685-2025</article-id><title-group><article-title>Comparing an idealized deterministic–stochastic model (SUP model, version 1) of the tide- and wind-driven sea surface currents in the Gulf of Trieste to high-frequency radar observations</article-title><alt-title>A deterministic–stochastic model of sea surface currents</alt-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes" rid="aff1 aff2">
          <name><surname>Flora</surname><given-names>Sofia</given-names></name>
          <email>sflora@ogs.it</email>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="no" rid="aff2">
          <name><surname>Ursella</surname><given-names>Laura</given-names></name>
          
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="no" rid="aff3">
          <name><surname>Wirth</surname><given-names>Achim</given-names></name>
          
        <ext-link>https://orcid.org/0000-0003-2559-8806</ext-link></contrib>
        <aff id="aff1"><label>1</label><institution>Department of Mathematics, Informatics and Geosciences, University of Trieste, Trieste, Italy</institution>
        </aff>
        <aff id="aff2"><label>2</label><institution>National Institute of Oceanography and Applied Geophysics – OGS, Trieste, Italy</institution>
        </aff>
        <aff id="aff3"><label>3</label><institution>Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, LEGI, 38000 Grenoble, France</institution>
        </aff>
      </contrib-group>
      <author-notes><corresp id="corr1">Sofia Flora (sflora@ogs.it)</corresp></author-notes><pub-date><day>30</day><month>July</month><year>2025</year></pub-date>
      
      <volume>18</volume>
      <issue>14</issue>
      <fpage>4685</fpage><lpage>4712</lpage>
      <history>
        <date date-type="received"><day>30</day><month>October</month><year>2024</year></date>
           <date date-type="rev-request"><day>16</day><month>January</month><year>2025</year></date>
           <date date-type="rev-recd"><day>7</day><month>May</month><year>2025</year></date>
           <date date-type="accepted"><day>12</day><month>May</month><year>2025</year></date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>Copyright: © 2025 Sofia Flora et al.</copyright-statement>
        <copyright-year>2025</copyright-year>
      <license license-type="open-access"><license-p>This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License. To view a copy of this licence, visit <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ext-link></license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025.html">This article is available from https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025.html</self-uri><self-uri xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025.pdf">The full text article is available as a PDF file from https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025.pdf</self-uri>
      <abstract><title>Abstract</title>

      <p id="d2e112">In the Gulf of Trieste, the sea surface currents were observed by high-frequency radar for almost 2 years (2021–2022) at a temporal resolution of 30 min. We developed a hierarchy of idealized models to simulate the observed sea surface currents, combining a deterministic and a stochastic approach, in order to reproduce the externally forced motion and the internal variability, which is characterized by fat-tailed statistics. The deterministic signal includes tidal and Ekman forcing and resolves the slowly varying part of the flow, while the stochastic signal represents the fast-varying small-scale dynamics, characterized by Gaussian or fat-tailed statistics, depending on the statistic used. This is done using Langevin equations and modified Langevin equations with a  gamma-distributed variance parameter. The models were adapted to resolve the dynamics under nine tidal and wind forcing protocols in order to best fit the observed forced motion and internal variability probability density function (PDF). The stochastic signal requires 2 stochastic degrees of freedom when the average tidal forcing is adopted, while it needs <inline-formula><mml:math id="M1" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> stochastic degree of freedom when the complete tidal forcing is used. Despite its idealization, the deterministic–stochastic model with stochastic fat-tailed statistics captures the essential dynamics and permits mimicking the observed PDF. Moreover, a fluctuation response relation is valid when the stochastic signal is perturbed, showing that the response to an external perturbation can be obtained by considering the fluctuations of the unperturbed system.</p>
  </abstract>
    </article-meta>
  </front>
<body>
      

<sec id="Ch1.S1" sec-type="intro">
  <label>1</label><title>Introduction</title>
      <p id="d2e136">The Gulf of Trieste is a shallow, semi-enclosed basin in the northern Adriatic Sea (Mediterranean Sea, Fig. <xref ref-type="fig" rid="F1"/>). Its surface circulation is influenced by the broader Adriatic cyclonic (anti-clockwise) circulation and the basin's thermohaline stratification and circulation <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx9 bib1.bibx34" id="paren.1"/>. Due to its shallowness and small scale (horizontal length scale of around 20 km and depth of around 25 m), its current dynamics highly depend on two external forcings: the wind forcing and the Isonzo/Soc̆a river freshwater input <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx33 bib1.bibx9 bib1.bibx10 bib1.bibx34" id="paren.2"/>.</p>
      <p id="d2e149">The Bora and the Sirocco are the main strong wind patterns affecting the dynamics in the Gulf of Trieste. The Bora is an east-north-easterly katabatic wind, bringing cold and dry air from the continent over the sea <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx32" id="paren.3"/>. Its strength is heavily influenced by the local topography, making it particularly powerful over the Gulf of Trieste, where it can reach gusts up to 180 km h<sup>−1</sup>. When it blows, surface water is pushed out of the gulf towards the Adriatic basin, and a compensating bottom counter-current flows in, causing upwelling on the coastal side <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx28 bib1.bibx33 bib1.bibx35" id="paren.4"/>. The Sirocco is a moist, warm and relatively mild southerly wind, channelled by the Adriatic coastal mountains. It causes sea level rise in the northern Adriatic, leading to a strong southward return flow when the wind diminishes <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx9" id="paren.5"/>.</p>
      <p id="d2e173">In recent years, the Gulf of Trieste has benefitted from an abundance of observational data, particularly high-frequency radar (HFR) sea surface currents. The amount of data will strongly increase in the near future. This large amount of data allowed for a statistical approach to characterize the data <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="paren.6"/>. In particular, the authors found the analytical probability density function (PDF) of the observed HFR sea surface velocity increments using a superstatistical (a superposition of statistics) analysis and the principle of maximum entropy. Superstatistical analysis <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx5" id="paren.7"/> considers a system with a clear timescale separation: at a fast timescale, a Gaussian PDF is observed, of which the variance evolves slowly, on the long timescale. In the Gulf of Trieste, the fast timescale of around 2 h is consistent with the turbulence of the mixed-layer dynamics. The slow timescale of almost 2 d is consistent with the variability of the synoptic wind forcing, and the variance is distributed according to a gamma distribution with a shape parameter equal to 2. The Gaussian is the minimum entropy PDF with a finite variance, and the gamma distribution is the minimum entropy PDF for a positive variable, as is the variance, with a specified mean. The total PDF of the sea surface velocity increments is a fat-tailed PDF, which means that extreme events occur more often than in Gaussian statistics. The superstatistical analysis, however, is descriptive and has no predictive skills.</p>
      <p id="d2e182">When modelling the turbulent ocean currents subject to a known wind forcing, there is part of the dynamics that can be described by a deterministic model and the unresolved turbulent processes that have to be described stochastically. This concept is reflected in stochastic differential equations (SDEs) and the corresponding Fokker-Planck equations. The former consider the evolution of many possible realizations, which allow construction of a time-evolving PDF, while the latter describe the deterministic evolution of the PDF. The use of SDEs in air–sea interaction was pioneered by <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx21" id="text.8"/>, who initiated a strand of scientific research on stochastic climate models. Taking into account the coupled ocean–atmosphere–cryosphere–land system, he divided it into a fast varying “weather” system and a slowly responding “climate” system, clearly separated by a fast and a slow timescale. In his modelization, the slow climate variables play the role of large particles interacting with an ensemble of smaller particles, i.e. the fast weather variables in the analogy, of the so-called Brownian motion problem. In this picture, the dispersion of the climate variables is inferred from the statistics of the weather variables with which they interact.</p>
      <p id="d2e189">Brownian motion was first analytically described by <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx11" id="text.9"/> and <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx24" id="text.10"/> (see <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx12" id="altparen.11"/> and <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx25" id="altparen.12"/>, respectively, for an English translation). Since that time, the SDE of the motion of a Brownian particle has been called the “Langevin equation”. The SDE approach, adopted also in this paper, has been widely used in the past decades in a variety of scientific fields: statistical mechanics <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx3" id="paren.13"/>, condensed matter physics <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx36" id="paren.14"/>, marine biology and oceanography <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx7" id="paren.15"/>, space weather science <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx1" id="paren.16"/>, biophysics <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx20" id="paren.17"/>, and finance <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx39" id="paren.18"/>, to name a few. Regarding climate science, the Langevin equation has been widely used <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx6 bib1.bibx41 bib1.bibx38" id="paren.19"/>, and great improvements have been achieved. <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx17" id="text.20"/> and <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx30" id="text.21"/> show that including stochasticity into the parameterized representations of subgrid processes of physical climate systems has improved the skill of forecasts and reduced systematic model error. It is important to remark that the use of additive noise in linear SDE has limitations in terms of extreme event predictability, as it leads to Gaussian statistics. Adopting multiplicative noise or nonlinear damping, taking into account nonlinear interactions between resolved and unresolved modes of variability <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx16 bib1.bibx40" id="paren.22"/> leads to non-Gaussian statistics, increasing the fatness of the PDF tails of the modelled variables <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx37" id="paren.23"/>.</p>
      <p id="d2e239">Modern concepts of non-equilibrium statistical mechanics have been applied to environmental fluid dynamics and to components of the climate system. Often, these considerations are limited to conceptual pertinence and tested on idealized models, such as the Lorenz models <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx27" id="paren.24"/> and others, or on data from numerical models. In the present work, we apply a hierarchy of idealized models for the sea surface current observations from the Gulf of Trieste, starting with a deterministic modelization and then adding increasingly complex stochasticity. For solving these models, we rely on analytical calculations where possible and proceed with solutions of involved SDEs. This approach enables connecting observational data in a systematic way to the underlying principles of physics.</p>
      <p id="d2e245">Our modelling approach is idealized and local: it considers one point in space, evolving in time, with wind shear and tidal deterministic forcing and a stochastic signal that mimics all the smaller unresolved scale dynamics. The aim of the modelization is to simulate the evolution of the forced motion and of the observed analytical PDF. It is based on the slow evolution of a short-timescale Gaussian and can be interpreted by an SDE. This enables us to understand what is the role of the stochasticity in the simulation of the Gulf of Trieste wind- and tide-driven circulation. The model is finally used to test the fluctuation response relation (FRR), described by <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx23" id="text.25"/>, that relates the system's reaction to external perturbations to spontaneous fluctuations of the unperturbed system. An evaluation of the forecasting of ocean currents based on the SDE predictability is also given.</p>
      <p id="d2e251">In Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S2"/>, the observed HFR sea surface data and the model forcing atmosphere data are presented. In Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S3"/>, the modelization is explained with some FRR background and predictability evaluation methodology, while the computational results and their discussion are given in Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S4"/>. The conclusions are reported in Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S5"/>. In the Appendixes, the details and methods of the analytical calculations are shown.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S2">
  <label>2</label><title>The data</title>
      <p id="d2e270">Two classes of time series are used: the observed sea surface horizontal HFR current data and the forecasted wind data for the Gulf of Trieste (northern Adriatic Sea, Fig. <xref ref-type="fig" rid="F1"/>a). The data sets used are identical to those presented in <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="text.26"/>; they refer to a selected grid point in the Gulf of Trieste (point P and point <inline-formula><mml:math id="M3" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">WRF</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in Fig. <xref ref-type="fig" rid="F1"/>b) and cover a time range of almost 2 years: from 1 January 2021 to 18 October 2022.</p>

      <fig id="F1" specific-use="star"><label>Figure 1</label><caption><p id="d2e293"><bold>(a)</bold> Gulf of Trieste location (red rectangle) in the Adriatic Sea; <bold>(b)</bold> enlarged view of Gulf of Trieste with the percentage of available HFR data (in multiple colours) for the selected period. The HFR baseline is shown by the red line between Aurisina and Piran. The HFR “P” grid point is shown with a black asterisk, and the closest WRF grid point is marked with a blue star and called “<inline-formula><mml:math id="M4" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">WRF</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>” <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="paren.27"/>.</p></caption>
        <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f01.png"/>

      </fig>

      <p id="d2e321">Sea surface currents are measured by two beamforming Wellen Radar stations operating in the Gulf of Trieste <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx26" id="paren.28"/> (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F1"/>b, red dots). The HFR system combines the radial sea surface currents of the two stations to obtain the longitudinal <inline-formula><mml:math id="M5" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> and the latitudinal <inline-formula><mml:math id="M6" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula> components, with a spatial resolution of 1.5 km and a time resolution of 30 min. The data are open access; further details can be found in <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx29" id="text.29"/>. The quality control standards from the EU high-frequency node <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx8" id="paren.30"/> were applied to the data set. In addition, any remaining spikes were removed. The measured <inline-formula><mml:math id="M7" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M8" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula> time series used in this article are from the P grid point (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F1"/>b).</p>
      <p id="d2e367">The atmosphere data consist of the forecasted wind velocity field at 10 m above the surface in the Gulf of Trieste from the Weather Research and Forecasting (WRF) model (<uri>https://www.mmm.ucar.edu/models/wrf</uri>, last access: 30 October 2024), version 4.2.1. The forecasting is performed daily by the Agenzia Regionale per la Protezione dell'Ambiente del Friuli Venezia Giulia (ARPA FVG) using initial and boundary conditions from the National Oceanic and Atmospheric Administration Global Forecasting System (<uri>https://www.ncei.noaa.gov/products/weather-climate-models/global-forecast</uri>, last access: 30 October 2024) and provides the wind time series for the same day and the following one. The field has a spatial resolution of 2 km and a temporal resolution of 1 h. Additional technical details can be found in <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx18" id="text.31"/>. The wind components time series used in this article are from the <inline-formula><mml:math id="M9" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">WRF</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> grid point (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F1"/>b) and account for the 1 d forecasting.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S3">
  <label>3</label><title>Methods</title>
      <p id="d2e400">This section provides the model definition, the FRR background – with details on how it is dealt with within this study – and a methodology to evaluate the predictability of the developed model.</p>
<sec id="Ch1.S3.SS1">
  <label>3.1</label><title>The model hierarchy</title>
      <p id="d2e410">The aim of the present work is to numerically simulate observed sea surface currents with slow dynamics that is governed by the slow components of the forcings and with fast variations that parameterize the remaining, unresolved processes. This is achieved when the time-averaged dynamics and the statistics of the time increments of the model agree with the observation. In the following, the time series prefix “<inline-formula><mml:math id="M10" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:math></inline-formula>” gives the increment time series, <inline-formula><mml:math id="M11" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and we call the observed fat-tailed PDF of the sea surface current increments, from <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="text.32"/>, the “Exp-Lin” PDF, as it is composed of an exponential and a linear term.</p>
      <p id="d2e464">When modelling a natural process, such as currents, through an SDE, part of the dynamics is resolved, and part of it is parameterized by noise. What is deterministic and what is noise depends on the degree of coarse-graining. In our previous work <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="paren.33"/>, the dynamics was parameterized, and the model has no predictability. The other extreme is a purely deterministic model that includes all the processes involved. Such model is unattainable. We implemented a hierarchy of three idealized local models (two velocity components at one point in space, evolving in time) for the sea surface current in the Gulf of Trieste. The first is the purely deterministic (DET) model, taking into account the tidal signal and the wind-forced Ekman dynamics, while the unresolved processes are neglected. The second is the Gaussian (GAU) model, which adds Gaussian additive stochastic noise for which the corresponding SDE can be solved analytically. The third is the superstatistical (SUP) model, which considers a deterministic signal with the most realistic stochastic noise. The stochastic part of this model is partially resolvable analytically. Furthermore, these models are forced by nine different forcing protocols (FPs) (see Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S4"/>). The deterministic and stochastic models come in pairs; the more processes and timescales are resolved deterministically, the less have to be parameterized stochastically.</p>
      <p id="d2e472">More precisely, the total sea surface current vector <inline-formula><mml:math id="M12" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is given in terms of the tidal current <inline-formula><mml:math id="M13" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the wind-forced Ekman sea surface current <inline-formula><mml:math id="M14" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the stochastic current <inline-formula><mml:math id="M15" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, as detailed in Table <xref ref-type="table" rid="T1"/> for the different models. The tidal signal is an analytic and linear combination of <inline-formula><mml:math id="M16" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> tidal components <inline-formula><mml:math id="M17" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (analogously for <inline-formula><mml:math id="M18" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), where <inline-formula><mml:math id="M19" display="inline"><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M20" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M21" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi></mml:math></inline-formula> are the amplitude, the frequency and the phase of each tidal component, respectively.</p>
      <p id="d2e628">The Ekman current, subject to the wind forcing, the Coriolis force and the friction with the underlying water masses, is modelled by

            <disp-formula id="Ch1.E1" content-type="numbered"><label>1</label><mml:math id="M22" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>f</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          In Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>), <inline-formula><mml:math id="M23" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M24" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the underlying ocean layer drag coefficient; <inline-formula><mml:math id="M25" display="inline"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi></mml:msub><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M26" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the ocean density and <inline-formula><mml:math id="M27" display="inline"><mml:mi>h</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the considered ocean surface layer depth; and <inline-formula><mml:math id="M28" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is the total speed of the surface layer as defined in Table <xref ref-type="table" rid="T1"/>. The last does not include the tidal current, as it is assumed that the tidal signal is constant along the water column and does not create shear, while the Ekman and stochastic signals are present in the surface layer only. Finally, <inline-formula><mml:math id="M29" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the Coriolis parameter, and <inline-formula><mml:math id="M30" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the wind forcing (<inline-formula><mml:math id="M31" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the atmosphere density, <inline-formula><mml:math id="M32" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the atmosphere drag coefficient and <inline-formula><mml:math id="M33" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the wind velocity at 10 m above the sea surface). Equation (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) is an ordinary differential equation of the DET model, while it includes the stochastic quantity <inline-formula><mml:math id="M34" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> in the GAU and SUP models. If the wind forcing were to cease, the modelled mean flow would fall to the tidal signal.</p>
      <p id="d2e966">The Ekman modelization in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) is valid only on frequency scales comparable to the Coriolis parameter. The stochastic velocity, representing the fast unresolved turbulent dynamics and present in the GAU and SUP models, is defined by the following set of equations (for the purpose of this study, i.e. to reproduce the observed superstatistical statistics, it is sufficient to have uncorrelated stochastic velocity components):

            <disp-formula id="Ch1.E2" content-type="numbered"><label>2</label><mml:math id="M35" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>y</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>y</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

            <disp-formula id="Ch1.E3" content-type="numbered"><label>3</label><mml:math id="M36" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>y</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          In Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E3"/>), the variables <inline-formula><mml:math id="M37" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M38" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are derived from independent Wiener stochastic processes. For every independent realization of the Wiener processes <inline-formula><mml:math id="M39" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M40" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we obtain a solution of the dynamics, named a random walker. The collection of all the random walkers forms the stochastic ensemble and allows construction of a PDF. The coefficient <inline-formula><mml:math id="M41" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the inverse of the characteristic short timescale <inline-formula><mml:math id="M42" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi></mml:math></inline-formula> (short compared to the long timescale discussed below in connection with the SUP model), whose numerical value is determined from the observations <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="paren.34"/>, <inline-formula><mml:math id="M43" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>  is a coefficient that is a posteriori adjusted to obtain the observed HFR initial decay of the autocorrelation function of the SUP model sea surface currents (Fig. 7) and <inline-formula><mml:math id="M44" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> is a proper constant, as discussed below. The difference between the GAU and SUP models lies in the terms <inline-formula><mml:math id="M45" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula>. In the GAU model, which is a simplification of the SUP model, <inline-formula><mml:math id="M46" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M47" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are constants: they are the mean values of the SUP model <inline-formula><mml:math id="M48" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> variables, as given in Table <xref ref-type="table" rid="T1"/>. The GAU model is a system of linear SDEs, and all variables are Gaussian and are determined by their means and variances. All the dependencies for means and variances on the original parameters are given in Appendix <xref ref-type="sec" rid="App1.Ch1.S1"/>. Furthermore, in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E49"/>), the analytical condition on <inline-formula><mml:math id="M49" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> for which the Gaussian variable <inline-formula><mml:math id="M50" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has the same mean and variance as <inline-formula><mml:math id="M51" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> (analogously <inline-formula><mml:math id="M52" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math id="M53" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>), given a fixed <inline-formula><mml:math id="M54" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, is shown. This also helps to adjust the parameters of the SUP model.</p>
      <p id="d2e1344">In the SUP model, the <inline-formula><mml:math id="M55" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> terms originate themselves from <inline-formula><mml:math id="M56" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> stochastic processes <inline-formula><mml:math id="M57" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>: <inline-formula><mml:math id="M58" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The variable <inline-formula><mml:math id="M59" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:math></inline-formula> gives the degrees of freedom (DOFs), according to the interpretation of <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="text.35"/>: the system has 1 DOF if its positive variable characterizing the variability of the system maximizes the entropy, i.e. it is exponentially distributed. This corresponds to half the value of the interpretation by <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx4" id="text.36"/>. Each stochastic process <inline-formula><mml:math id="M60" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is governed by

            <disp-formula id="Ch1.E4" content-type="numbered"><label>4</label><mml:math id="M61" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" class="cases" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mtext>for the</mml:mtext><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi>u</mml:mi><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mtext>component</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mtext>for the</mml:mtext><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi>v</mml:mi><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mtext>component</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          where the variables <inline-formula><mml:math id="M62" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are derived from independent Wiener stochastic processes, <inline-formula><mml:math id="M63" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M64" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are constants whose values are determined empirically, and <inline-formula><mml:math id="M65" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the inverse of the characteristic long timescale <inline-formula><mml:math id="M66" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> (i.e. <inline-formula><mml:math id="M67" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mo>≪</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), corresponding to the variation timescale of the variance in the superstatistical approach. Its numerical value is determined from the observations <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="paren.37"/>. The variables <inline-formula><mml:math id="M68" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are solutions of the Langevin equation: they are Ornstein–Uhlenbeck processes (we refer the reader to <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx22" id="text.38"/> for a pedagogical discussion of stochastic processes), characterized by Gaussian statistics:

            <disp-formula id="Ch1.E5" content-type="numbered"><label>5</label><mml:math id="M69" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          In the SUP model, the variables <inline-formula><mml:math id="M70" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> depend on the variables <inline-formula><mml:math id="M71" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M72" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, as shown in Table <xref ref-type="table" rid="T1"/>. The <inline-formula><mml:math id="M73" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> variables are distributed according to a gamma distribution with a shape parameter equal to <inline-formula><mml:math id="M74" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:math></inline-formula>, given in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S2.E54"/>) and Table <xref ref-type="table" rid="TB1"/>. In Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S2.E55"/>), we give the computation for its first moment <inline-formula><mml:math id="M75" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, used in the GAU model. In Appendix <xref ref-type="sec" rid="App1.Ch1.S2"/>, the PDFs of the variable <inline-formula><mml:math id="M76" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> (and <inline-formula><mml:math id="M77" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>) are derived for <inline-formula><mml:math id="M78" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M79" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. A decrease in the stochastic degrees of freedom <inline-formula><mml:math id="M80" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:math></inline-formula> leads to a reduction of the variability (non-maximal entropy) in the unresolved processes, represented by the stochastic variables. In the case of 2 DOF, the variables <inline-formula><mml:math id="M81" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M82" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> are Exp-Lin distributed with a PDF given by

            <disp-formula id="Ch1.E6" content-type="numbered"><label>6</label><mml:math id="M83" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" class="cases" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>

          In the case of <inline-formula><mml:math id="M84" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> DOF, the variables <inline-formula><mml:math id="M85" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M86" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> are distributed according to a modified Bessel function of the second kind of zero-order <inline-formula><mml:math id="M87" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>:

            <disp-formula id="Ch1.E7" content-type="numbered"><label>7</label><mml:math id="M88" display="block"><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></disp-formula>

          The SDEs for the variables <inline-formula><mml:math id="M89" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M90" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E3"/>) contain a linear drag term and are forced by a coloured non-Gaussian noise. We do not know an analytical distribution of <inline-formula><mml:math id="M91" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M92" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Nevertheless, thanks to the definition of the constant <inline-formula><mml:math id="M93" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E49"/>) discussed in connection with the GAU model, the distributions of <inline-formula><mml:math id="M94" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M95" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are numerically similar to the PDFs of <inline-formula><mml:math id="M96" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M97" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> (shown in Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S4.SS1"/>).</p>
      <p id="d2e2361">As it can be seen in Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E6"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E7"/>), the final stochastic PDFs depend on the <inline-formula><mml:math id="M98" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:math></inline-formula> parameter, which is linked to the variable's second-order moment, by <inline-formula><mml:math id="M99" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>[</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M100" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. For this case, it will be shown in Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S4.SS1"/> that the PDF of the total velocity increment is given mainly by the stochastic velocity increment PDF only. For this reason, in the numerical simulations with 2 DOF in the stochastic part of the model, the value of <inline-formula><mml:math id="M101" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:math></inline-formula> is therefore fixed by the observed variance <inline-formula><mml:math id="M102" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the HFR velocity increment found in <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="text.39"/>: <inline-formula><mml:math id="M103" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In the case of <inline-formula><mml:math id="M104" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> DOF in the stochastic signal, the tidal and Ekman signals contribute more to the variance of the total velocity increment, but their contribution is unknown analytically. For this reason, in this case, the <inline-formula><mml:math id="M105" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:math></inline-formula> coefficient is increased empirically in order to fit the observed variance in the total velocity increment PDF.</p>

<table-wrap id="T1" specific-use="star"><label>Table 1</label><caption><p id="d2e2490">Variable definitions distinguishing the different models and the <inline-formula><mml:math id="M106" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M107" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M108" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M109" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> PDFs' characteristics. The variable <inline-formula><mml:math id="M110" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:math></inline-formula> indicates the degrees of freedom of the stochastic signal.</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="6">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="4" colname="col4" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="5" colname="col5" align="justify" colwidth="3cm"/>
     <oasis:colspec colnum="6" colname="col6" align="justify" colwidth="3.5cm"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M111" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M112" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M113" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5"><inline-formula><mml:math id="M114" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M115" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> distribution</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M116" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M117" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> distribution</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">DET</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M118" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M119" display="inline"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">No stochasticity</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5">No stochasticity</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6">No stochasticity</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">GAU</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M120" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M121" display="inline"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M122" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">SUP</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5">Gaussian, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E45"/>)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6">Gaussian, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E47"/>)</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">SUP</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M123" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M124" display="inline"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M125" display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5"><inline-formula><mml:math id="M126" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>: Exp-Lin, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E6"/>)  <inline-formula><mml:math id="M127" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>: Bessel, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E7"/>)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6">Not analytical, but numerically similar to the <inline-formula><mml:math id="M128" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M129" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> PDF</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap>

      <p id="d2e2935">In Table <xref ref-type="table" rid="T1"/>, the definitions of the variables distinguishing the DET, GAU and SUP models are given with a summary of the main properties of the models' variables. For all the models, we can (or cannot) consider the eddy depletion term in the wind stress term, i.e. the relative velocity of the wind with respect to the sea surface current, causing a reduction of kinetic energy injection into the ocean <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx42" id="paren.40"/>, in contrast to the absolute wind velocity. We report the results just with the eddy depletion term, as it is the theoretically most correct formulation and does not significantly burden the computational calculation.</p>
      <p id="d2e2944">In summary, we developed three types of models: the DET model is purely deterministic with tidal and Ekman currents, the GAU model adds a Gaussian stochastic signal, and the SUP model considers a stochastic sea surface current with fat-tailed increments instead of the Gaussian noise (Table <xref ref-type="table" rid="T1"/>).</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S3.SS2">
  <label>3.2</label><title>The FRR background and methods</title>
      <p id="d2e2957">The FRR relates the response of a system perturbed by an external perturbation to internal fluctuations of the unperturbed system. Exploring the FRR is particularly challenging and interesting when considering natural systems where perturbation experiments cannot be performed and statistical ensembles are not available. Our SUP model is an example of a subcomponent of the climate system, and it is instructive to explore the FRR for such model. We refer to <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx23" id="text.41"/> for the theoretical background concerning FRRs. We show here some fundamentals of the theoretical concepts and the methodology we applied to the most involved of the SUP models (FP9, Table <xref ref-type="table" rid="T2"/>, Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S4"/>).</p>
      <p id="d2e2967">In the present case, given the SUP model evolutionary system with the SUP variables <inline-formula><mml:math id="M130" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M131" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, a small fixed perturbation <inline-formula><mml:math id="M132" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math id="M133" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is imposed at <inline-formula><mml:math id="M134" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to each walker. Then, the system is left free to evolve and, for each time, the separation <inline-formula><mml:math id="M135" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M136" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> between the perturbed (<inline-formula><mml:math id="M137" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M138" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) and the unperturbed (<inline-formula><mml:math id="M139" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M140" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) systems is computed. We emphasize that the methodology requires one velocity component to be perturbed and not both in the same perturbed simulation. It is possible to obtain the mean value of the perturbed variables through a mean response function <inline-formula><mml:math id="M141" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math id="M142" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>:

            <disp-formula id="Ch1.E8" content-type="numbered"><label>8</label><mml:math id="M143" display="block"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="split" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>〈</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mtext>when </mml:mtext><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mtext> is perturbed</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>〈</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mtext>when </mml:mtext><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mtext> is perturbed</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          where the angle brackets <inline-formula><mml:math id="M144" display="inline"><mml:mrow><mml:mo>〈</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> indicate the ensemble mean. The FRR is concerned with expressing the mean response function in terms of correlation functions of the unperturbed system.</p>
      <p id="d2e3418">In practice, the mean response functions are computed as follows. After the first perturbation at <inline-formula><mml:math id="M145" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the selected variable in the perturbed system is perturbed again with the same variation at <inline-formula><mml:math id="M146" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and the separation between the perturbed and unperturbed systems is computed. The perturbation time is fixed to <inline-formula><mml:math id="M147" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">12</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> h, allowing us to repeat the procedure <inline-formula><mml:math id="M148" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1311</mml:mn><mml:mo>≫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> times, and <inline-formula><mml:math id="M149" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">8</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cm s<sup>−1</sup>. The diagonal mean response functions are computed as follows:

            <disp-formula id="Ch1.E9" content-type="numbered"><label>9</label><mml:math id="M151" display="block"><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="split" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>〈</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mtext>when </mml:mtext><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mtext> is perturbed</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>〈</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mtext>when </mml:mtext><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mtext> is perturbed</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          According to <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx23" id="text.42"/>, the FRR holds if the mean response functions have a connection with some suitable correlation functions computed in the unperturbed system. In particular, in the case of multivariate Gaussian variables, the mean response functions are a linear combination of the variable correlations. In Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S4.SS2"/>, the results with unperturbed initial condition <inline-formula><mml:math id="M152" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and when the stochastic signal is initially perturbed, as described before, is shown. Some brief comments for the case where the Ekman system is initially perturbed are also provided.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S3.SS3">
  <label>3.3</label><title>Predictability evaluation methods</title>
      <p id="d2e3768">In order to test the predictability capabilities of the SUP model, perturbation methods are adopted assuming that the HFR observations are not affected by observational uncertainty and represent the reality, i.e. modelled data are replaced by observations. In the following, this method is called “observation-based perturbation”. In detail, at every time <inline-formula><mml:math id="M153" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the perturbed system (<inline-formula><mml:math id="M154" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) is updated to the observed HFR velocities (both the <inline-formula><mml:math id="M155" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M156" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> components in the same simulation); in particular, it is the stochastic signal to be perturbed. The method may appear equivalent to the FRR method, but the equivalence is not valid because (i) the initial perturbation is not a constant but changes for each <inline-formula><mml:math id="M157" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> time window and for each walker and (ii) we are perturbing both the <inline-formula><mml:math id="M158" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M159" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> components (in the stochastic signal) in the same perturbed simulation. We define the following functions:

                <disp-formula specific-use="gather" content-type="numbered"><mml:math id="M160" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="Ch1.E10"><mml:mtd><mml:mtext>10</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mo>∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>〈</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mo>∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>〈</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mtext>HFR</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E11"><mml:mtd><mml:mtext>11</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi mathvariant="italic">ϵ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mo>∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>〈</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mtext>HFR</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mo>∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>〈</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mtext>HFR</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          where the time <inline-formula><mml:math id="M161" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> means <inline-formula><mml:math id="M162" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> right before the perturbation. The function <inline-formula><mml:math id="M163" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> quantifies the difference between the perturbed and the unperturbed system, while the function <inline-formula><mml:math id="M164" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ϵ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> computes the difference between the perturbed system and the observations. Both are normalized through the mean initial perturbation over all the time windows. In Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S4.SS3"/>, the results are presented. Some brief comments for the case where the Ekman system is initially perturbed are also provided.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="Ch1.S4">
  <label>4</label><title>Results and discussion</title>
      <p id="d2e4291">We test the different models by imposing different forcing protocols (FPs) in the tidal and wind time series (Table <xref ref-type="table" rid="T2"/>). In the most complete FP, the complete tidal and wind forcing is included (FP9); in the other FPs, the forcing signal is either averaged by a moving average over 12 h or completely set to zero.</p>

<table-wrap id="T2" specific-use="star"><label>Table 2</label><caption><p id="d2e4299">Settings and results of the experiments on the models: <inline-formula><mml:math id="M165" display="inline"><mml:mo>×</mml:mo></mml:math></inline-formula> means that the forcing is set to 0, <inline-formula><mml:math id="M166" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">12</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mrow class="unit"><mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> means that the forcing is filtered with a 12 h moving average and <inline-formula><mml:math id="M167" display="inline"><mml:mo>✓</mml:mo></mml:math></inline-formula> means that we use the original forcing. The variable <inline-formula><mml:math id="M168" display="inline"><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the observed standard deviation of the HFR velocity increment found in <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="text.43"/>. The abbreviation “n.s.” stands for “not shown”.</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="11">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="center"/>
     <oasis:colspec colnum="4" colname="col4" align="center"/>
     <oasis:colspec colnum="5" colname="col5" align="center"/>
     <oasis:colspec colnum="6" colname="col6" align="center"/>
     <oasis:colspec colnum="7" colname="col7" align="center"/>
     <oasis:colspec colnum="8" colname="col8" align="center"/>
     <oasis:colspec colnum="9" colname="col9" align="center"/>
     <oasis:colspec colnum="10" colname="col10" align="center"/>
     <oasis:colspec colnum="11" colname="col11" align="center"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">

         <oasis:entry namest="col1" nameend="col2" align="center">Forcing protocol </oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col3">1</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col4">2</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col5">3 (n.s.)</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col6">4 (n.s.)</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col7">5</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col8">6 (n.s.)</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col9">7 (n.s.)</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col10">8</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col11">9 </oasis:entry>

       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row>

         <oasis:entry rowsep="1" colname="col1" morerows="1">Forcings</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col2">Tide</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M169" display="inline"><mml:mo>×</mml:mo></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M170" display="inline"><mml:mo>×</mml:mo></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col5"><inline-formula><mml:math id="M171" display="inline"><mml:mo>×</mml:mo></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M172" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">12</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mrow class="unit"><mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col7"><inline-formula><mml:math id="M173" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">12</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mrow class="unit"><mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col8"><inline-formula><mml:math id="M174" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">12</mml:mn><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mrow class="unit"><mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col9"><inline-formula><mml:math id="M175" display="inline"><mml:mo>✓</mml:mo></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col10"><inline-formula><mml:math id="M176" display="inline"><mml:mo>✓</mml:mo></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col11"><inline-formula><mml:math id="M177" display="inline"><mml:mo>✓</mml:mo></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">

         <oasis:entry colname="col2">Wind</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M178" display="inline"><mml:mo>×</mml:mo></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M179" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">12</mml:mn><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mrow class="unit"><mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col5"><inline-formula><mml:math id="M180" display="inline"><mml:mo>✓</mml:mo></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M181" display="inline"><mml:mo>×</mml:mo></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col7"><inline-formula><mml:math id="M182" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">12</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mrow class="unit"><mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col8"><inline-formula><mml:math id="M183" display="inline"><mml:mo>✓</mml:mo></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col9"><inline-formula><mml:math id="M184" display="inline"><mml:mo>×</mml:mo></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col10"><inline-formula><mml:math id="M185" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">12</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mrow class="unit"><mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col11"><inline-formula><mml:math id="M186" display="inline"><mml:mo>✓</mml:mo></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

       </oasis:row>
       <oasis:row>

         <oasis:entry colname="col1" morerows="1">Results</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col2">DOF <inline-formula><mml:math id="M187" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col3">2</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col4">2</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col5">2</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col6">2</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col7">2</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col8">2</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col9">1/2</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col10">1/2</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col11">1/2</oasis:entry>

       </oasis:row>
       <oasis:row>

         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M188" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col3">1</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col4">1</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col5">1</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col6">1</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col7">1</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col8">1</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col9">1.5</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col10">1.5</oasis:entry>

         <oasis:entry colname="col11">1.5</oasis:entry>

       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap>

      <p id="d2e4716">The numerical values of the coefficients common to all the models and to all the runs are described here. Tidal harmonic analysis calculations on the HFR sea surface currents were done using the MATLAB programme t_tide <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx31" id="paren.44"/>. The resultant tidal ellipse parameters are shown in Table <xref ref-type="table" rid="T3"/>. The <inline-formula><mml:math id="M189" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M190" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M191" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> tidal components show a sufficiently high signal-to-noise ratio (SNR) and are therefore included to be considered in our modelization. The conversion from the ellipse parameters to the sinusoidal tidal coefficients is applied according to <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx15" id="text.45"/>. The non-filtered tidal signal consists of the <inline-formula><mml:math id="M192" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M193" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M194" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> components, while the 12 h moving-averaged signal is characterized by the diurnal oscillation only.</p>

<table-wrap id="T3" specific-use="star"><label>Table 3</label><caption><p id="d2e4792">Tidal ellipse parameters with 95 % confidence interval estimates, extracted from the HFR data.</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="7">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="right"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="right"/>
     <oasis:colspec colnum="4" colname="col4" align="right"/>
     <oasis:colspec colnum="5" colname="col5" align="right"/>
     <oasis:colspec colnum="6" colname="col6" align="right"/>
     <oasis:colspec colnum="7" colname="col7" align="right"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">Tide</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M195" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi></mml:math></inline-formula> [h<sup>−1</sup>]</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">SEMA [cm s<sup>−1</sup>]</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">SEMI [cm s<sup>−1</sup>]</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5">INC [°]</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6">PHA [°]</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7">SNR</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M199" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">0.0426667</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M200" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">6.732</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0.692</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M201" display="inline"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2.522</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0.66</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5"><inline-formula><mml:math id="M202" display="inline"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">26.46</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">6.65</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M203" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">233.62</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">7.64</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7">95</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M204" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">0.0805114</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M205" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3.537</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0.407</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M206" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0.296</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0.39</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5"><inline-formula><mml:math id="M207" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">47.84</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">6.05</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M208" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">151.27</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">5.96</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7">76</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M209" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">0.0833333</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M210" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3.389</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0.454</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M211" display="inline"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0.167</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0.39</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5"><inline-formula><mml:math id="M212" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">23.67</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">7.22</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M213" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">130.69</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">7.59</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7">56</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap>

      <p id="d2e5113">The wind velocity <inline-formula><mml:math id="M214" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> time series is linearly interpolated from its 1 h original resolution or from a 12 h moving average to the integration time step of the numerical model (2.5 min). The determination of <inline-formula><mml:math id="M215" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M216" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as best linear fit functions of the wind speed is given in Appendix <xref ref-type="sec" rid="App1.Ch1.S3"/>. The algorithm to determine the wind regimes Bora, Sirocco, Mistral and low wind is explained in <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="text.46"/>: if the daily wind speed is higher than the threshold value of 3 m s<sup>−1</sup>, then it is defined as Bora, Sirocco or Mistral depending on its direction; if it is lower, it is classified as low wind. Mistral occurs just for a few days in almost 2 years; it is therefore considered statistically not significant. In the numerical integration, the parameters shown in Table <xref ref-type="table" rid="T4"/> are used, and a Runge–Kutta method of the second order is adopted for the Ekman system.</p>

<table-wrap id="T4"><label>Table 4</label><caption><p id="d2e5171">Parameters involved in the numerical modelization: total integration time, Runge–Kutta time step, increment time <inline-formula><mml:math id="M218" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:math></inline-formula> (from the velocity increment definition), atmosphere density <inline-formula><mml:math id="M219" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, atmosphere drag coefficient <inline-formula><mml:math id="M220" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, ensemble size, stochastic time step <inline-formula><mml:math id="M221" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, long timescale <inline-formula><mml:math id="M222" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>, short timescale <inline-formula><mml:math id="M223" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M224" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>'s linear drag coefficient <inline-formula><mml:math id="M225" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M226" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>'s and <inline-formula><mml:math id="M227" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula>'s linear drag coefficient <inline-formula><mml:math id="M228" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, observed HFR velocity increments' standard deviations <inline-formula><mml:math id="M229" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M230" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M231" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>'s and <inline-formula><mml:math id="M232" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>'s linear drag coefficient <inline-formula><mml:math id="M233" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and forcing coefficient <inline-formula><mml:math id="M234" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The numerical values of <inline-formula><mml:math id="M235" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M236" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M237" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M238" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M239" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are taken from <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="text.47"/>.</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="2">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">Parameter</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">Value</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Total integration time</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">656 d</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Runge–Kutta time step</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">3<inline-formula><mml:math id="M240" display="inline"><mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M241" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">1.44<inline-formula><mml:math id="M242" display="inline"><mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M243" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">1.3 kg m<sup>−3</sup></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M245" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M246" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Ensemble size</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M247" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Stochastic time step <inline-formula><mml:math id="M248" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M249" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1.5</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M250" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M251" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1.746</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M252" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M253" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">6.6</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M254" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M255" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">5.728</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s<sup>−1</sup></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M257" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M258" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1.515</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s<sup>−1</sup></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M260" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M261" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">12.265</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> m s<sup>−1</sup></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M263" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M264" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">9.6696</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> m s<sup>−1</sup></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M266" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M267" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3.612</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> m s<sup>−2</sup></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M269" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M270" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2.848</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> m s<sup>−2</sup></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M272" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M273" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1.166</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s<sup>−1</sup></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M275" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M276" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1.660</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s<sup>−1</sup></oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap>

<sec id="Ch1.S4.SS1">
  <label>4.1</label><title>Comparison of the DET, GAU and SUP models on different forcing timescales</title>
      <p id="d2e6032">All the models start from the initial condition <inline-formula><mml:math id="M278" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mtext>HFR</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M279" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mtext>HFR</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the observed HFR sea surface velocity, with <inline-formula><mml:math id="M280" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The obtained numerical sea surface currents are then compared to the HFR measurements. We start this section by commenting on FP1, which has no tides and no wind forcing (see Table <xref ref-type="table" rid="T2"/>), and compare the DET, GAU and SUP models in the FP5 and FP9 cases (see Table <xref ref-type="table" rid="T2"/>). We conclude this section with a discussion of the change in the stochastic DOF when the tidal forcing is modified. We show only time series for the <inline-formula><mml:math id="M281" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> component of the sea surface current variables; the results for the <inline-formula><mml:math id="M282" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula> component are similar.</p>
      <p id="d2e6129">The stochastic model has to be adapted to the FPs to best represent the dynamics unresolved by the deterministic part of the model. FP1 does not take into account any physical forcings, and the deterministic part vanishes. The DET model is therefore null, while the GAU and SUP models have a nonzero stochastic part. The SUP model best fits the observed data when <inline-formula><mml:math id="M283" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> DOF is chosen (see <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="altparen.48"/>), as we obtain a total velocity increment (<inline-formula><mml:math id="M284" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> because, in FP1, <inline-formula><mml:math id="M285" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) distributed according to the Exp-Lin PDF (as summarized in Table <xref ref-type="table" rid="T1"/>). The result is shown in the left column of Fig. <xref ref-type="fig" rid="F2"/>, in which SUP <inline-formula><mml:math id="M286" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of FP1 coincides with SUP <inline-formula><mml:math id="M287" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of FP5 (as shown in Table <xref ref-type="table" rid="T2"/> and commented on below, they both have <inline-formula><mml:math id="M288" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> stochastic DOF). The GAU model in FP1 (Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E47"/>) and the left column of Fig. <xref ref-type="fig" rid="F2"/>, in which GAU <inline-formula><mml:math id="M289" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of FP1 coincides with GAU <inline-formula><mml:math id="M290" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of FP5) fails in reproducing the fat-tailed Exp-Lin PDF.</p>

      <fig id="F2" specific-use="star"><label>Figure 2</label><caption><p id="d2e6273">PDFs of the stochastic variables of the GAU and SUP models for FP5 (left column) and FP9 (right column) in lin–lin plots (top row) and lin–log plots (bottom row). In particular, analytical solution of the GAU <inline-formula><mml:math id="M291" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> variable from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E47"/>) (blue continuous line) and PDFs of the model variables: numerical GAU <inline-formula><mml:math id="M292" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (blue dots), SUP <inline-formula><mml:math id="M293" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> (yellow continuous line) and SUP <inline-formula><mml:math id="M294" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (red continuous line). PDFs of the analytical superstatistical Exp-Lin PDF from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E6"/>) (black dotted line with crosses) and of the analytical superstatistical Bessel function from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E7"/>) (black dotted line with circles) are also shown. Note that in FP5 (FP9), the SUP <inline-formula><mml:math id="M295" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>, SUP <inline-formula><mml:math id="M296" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and Exp-Lin (Bessel) lines almost superpose.</p></caption>
          <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f02.png"/>

        </fig>

      <p id="d2e6356">In FP5, a 12 h moving-averaged tidal and wind forcing is applied to the models, while FP9 includes the forcings without averaging (see Table <xref ref-type="table" rid="T2"/>). For the different types of forcings, we choose the DOF that best fitted the superstatistical Exp-Lin PDF from <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="text.49"/>. In particular, for FP5, <inline-formula><mml:math id="M297" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> gives the best fits, while for FP9, <inline-formula><mml:math id="M298" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> does. In Fig. <xref ref-type="fig" rid="F2"/>, the PDFs of the stochastic variables of the GAU and SUP models for FP5 and FP9 are compared to the analytical PDFs. The figures validate the choice of the parameters in our model hierarchy for the different forcings, as summarized in Table <xref ref-type="table" rid="T1"/>: (i) the GAU <inline-formula><mml:math id="M299" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> follows the analytical Gaussian from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E47"/>); (ii) in FP5, the stochastic variable SUP <inline-formula><mml:math id="M300" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> is Exp-Lin distributed, while in FP9, it is Bessel distributed; (iii) the SUP <inline-formula><mml:math id="M301" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are distributed as SUP <inline-formula><mml:math id="M302" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> in both the simulations, showing the validity of the choice of <inline-formula><mml:math id="M303" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> (fixed according to the analytical condition from the GAU model in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E49"/>) – its choice is discussed in Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S3.SS1"/> in connection with the GAU and SUP models). This also validates the numerical model through the cases where the analytical solution is known.</p>

      <fig id="F3" specific-use="star"><label>Figure 3</label><caption><p id="d2e6453">Sea surface currents time series (<inline-formula><mml:math id="M304" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> component) during 11 d in April 2021 of the HFR observations with their measurement accuracy (blue sticks with error bars) from the models for FP5 <bold>(a)</bold> and for FP9 <bold>(b)</bold>: DET model <inline-formula><mml:math id="M305" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with the Gaussian GAU model ensemble standard deviation of the stochastic velocity (yellow lines), GAU model ensemble mean of <inline-formula><mml:math id="M306" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with their ensemble standard deviation (blue lines), SUP model ensemble mean of <inline-formula><mml:math id="M307" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with their ensemble standard deviation (light-blue lines) and SUP model ensemble mean of <inline-formula><mml:math id="M308" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with their ensemble standard deviation (red lines). The SUP <inline-formula><mml:math id="M309" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> path of two random walkers is reported (light- and dark-green dotted lines). The symbol <inline-formula><mml:math id="M310" display="inline"><mml:mrow><mml:mo>〈</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mo>〉</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the legend stands for the ensemble mean. The blue and red shadings represent the Bora and Sirocco wind regimes, respectively, seen in <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="text.50"/>.</p></caption>
          <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f03.png"/>

        </fig>

      <fig id="F4"><label>Figure 4</label><caption><p id="d2e6555">Normalized 2D histograms of the correlation between the HFR observations and the DET model <inline-formula><mml:math id="M311" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula>-component velocities from the simulated period (almost 2 years) from FP5 <bold>(a)</bold> and from FP9 <bold>(b)</bold>. The <inline-formula><mml:math id="M312" display="inline"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> correlation coefficient is reported. The light-blue line is the linear regression of the scattered data, while the red line is the bisector.</p></caption>
          <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f04.png"/>

        </fig>

      <p id="d2e6584">In Fig. <xref ref-type="fig" rid="F3"/>, the time series of the observed and model velocities for some days of April 2021 are reported. The difference in the forcing timescale is clearly visible in the deterministic DET model velocities' variability: smoother in FP5 than in FP9. They both follow the slow variability of the observed HFR currents. In fact, looking at Fig. <xref ref-type="fig" rid="F4"/>, the linear regression of the scattered data has a lower slope with respect to the bisector, meaning that the DET model is not able to simulate the observed extremes. Nevertheless, their 2D histograms have an elongated peak along the bisector, and their correlation coefficient reaches 55 % in FP5 and 56 % in FP9 for the <inline-formula><mml:math id="M313" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> component (29 % and 35 % for the <inline-formula><mml:math id="M314" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula> component, respectively). Moreover, it is possible to see that sometimes (e.g. 3 April 2021 from Fig. <xref ref-type="fig" rid="F3"/>) the observed <inline-formula><mml:math id="M315" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">HFR</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> sea surface current shows a negative peak at the beginning of Bora events. This behaviour is missing from the DET model <inline-formula><mml:math id="M316" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> velocity. This fact can be due to the model instantaneous change in the values of <inline-formula><mml:math id="M317" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M318" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with the wind speed, while the sea surface system in nature takes some time to adjust to the wind forcing through vertical mixing (the thin surface layer suddenly accelerates, then thickens, and the speed decreases).</p>
      <p id="d2e6651">Regarding the ensemble averaged sea surface currents of the GAU and SUP models, they follow closely the DET model time series. This shows that the stochastic models increase the variability to observed values but have little influence on the averaged dynamics. We emphasize that if our model were perfect, the observations would be one of the walkers and therefore would at times be outside the SUP total velocity ensemble standard deviation <inline-formula><mml:math id="M319" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (red) band, as is the case for the two random walkers (green lines) reported in Fig. <xref ref-type="fig" rid="F3"/>. The SUP ensemble standard deviation of the <inline-formula><mml:math id="M320" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> velocity (light-blue band) is smaller than the SUP total velocity ensemble standard deviation <inline-formula><mml:math id="M321" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (red band), as expected, because the tidal velocity is purely deterministic and, in the Ekman velocity, the stochasticity enters only through the drag. What is particularly interesting is that the GAU <inline-formula><mml:math id="M322" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ensemble standard deviation (blue band) almost completely coincides with the SUP <inline-formula><mml:math id="M323" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (red band) and not with the GAU <inline-formula><mml:math id="M324" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (yellow band) ensemble standard deviation. A clear example of that is visible on 3, 4, 6 and 13 April 2021 in Fig. <xref ref-type="fig" rid="F3"/> for the <inline-formula><mml:math id="M325" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> component, where the wind forcing increases and the GAU and SUP <inline-formula><mml:math id="M326" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> standard deviations (blue and red bands, respectively) reduce with respect to the GAU <inline-formula><mml:math id="M327" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> statistics (yellow band). In this case, it originates from the stochasticity present in the Ekman drag term.</p>

      <fig id="F5" specific-use="star"><label>Figure 5</label><caption><p id="d2e6792">PDFs of the observed, analytical and numerical velocity increments from FP5 <bold>(a, c)</bold> and FP9 <bold>(d, b)</bold> in lin–lin plots <bold>(a, b)</bold> and lin–log plots <bold>(c, d)</bold>. In particular, we show the PDFs of the observed HFR velocity increment (black crosses), of the analytical superstatistical PDF from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E6"/>) (black line), of the analytical Gaussian of the GAU <inline-formula><mml:math id="M328" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> variable from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E47"/>) (blue dashed line) and of the model variables: DET <inline-formula><mml:math id="M329" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (yellow line), GAU <inline-formula><mml:math id="M330" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (blue line), SUP <inline-formula><mml:math id="M331" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (red dotted line) and SUP <inline-formula><mml:math id="M332" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (red solid line).</p></caption>
          <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f05.png"/>

        </fig>

      <p id="d2e6892">Looking at the PDFs of the velocity increments in Fig. <xref ref-type="fig" rid="F5"/>, it can be seen that the DET model PDF in FP5 is more peaked around zero compared to FP9, which is closer to the observations. This is because the latter model has a higher variability due to the inclusion of higher-frequency forcing data. Despite the rather high correlation of the DET currents with the observations, the DET model does not explain most of the variability seen in the HFR data, especially the tails, i.e. the extreme events, which are not well reproduced.</p>
      <p id="d2e6897">From Fig. <xref ref-type="fig" rid="F5"/>, one can also observe that in FP5, the GAU <inline-formula><mml:math id="M333" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> PDF is similar to the analytical PDF <inline-formula><mml:math id="M334" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E47"/>), while in FP9, it deviates, showing a lower peak and fat tails. The reason is explained in more detail for the SUP model in the next paragraph, but, in summary, it is due to the capacity in FP9 of the tidal and Ekman modelization to resolve a large part of the variability. For both FPs, although the first and second moments of the velocities are comparable to the SUP model (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F3"/>) and the shape of the PDF of the velocity increments has improved compared to the results of the DET model (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F5"/>), the tails of the GAU velocity increment PDFs are (by construction) not fat enough to resemble the superstatistical Exp-Lin PDF, and the occurrence of extreme events is strongly underestimated.</p>
      <p id="d2e6949">Regarding the SUP model, in FP5, the SUP <inline-formula><mml:math id="M335" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> PDF is very peaked, due to the 12 h forcing timescale that suppresses a large part of the variability. Hence, the SUP <inline-formula><mml:math id="M336" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> PDF contributes little to the SUP <inline-formula><mml:math id="M337" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> PDF, which is distributed similar to the SUP <inline-formula><mml:math id="M338" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> Exp-Lin PDF, having fat tails (compare Figs. <xref ref-type="fig" rid="F2"/> and <xref ref-type="fig" rid="F5"/>). In FP9, the SUP <inline-formula><mml:math id="M339" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> PDF is distributed closely to the DET <inline-formula><mml:math id="M340" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> PDF (larger with respect to the FP5 case), meaning that a large part of the SUP <inline-formula><mml:math id="M341" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> variability is resolved by the deterministic model. The SUP <inline-formula><mml:math id="M342" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> PDF is given by the Bessel function of Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E7"/>) and shown in Fig. <xref ref-type="fig" rid="F2"/>. The SUP <inline-formula><mml:math id="M343" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> PDF, shown in Fig. <xref ref-type="fig" rid="F5"/>, is a convolution of the SUP <inline-formula><mml:math id="M344" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> PDF (no analytical form available) and the Bessel function. This PDF shows a lower and shifted peak with respect to the observed and superstatistical Exp-Lin PDFs (probably due to the SUP <inline-formula><mml:math id="M345" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> PDF), but its tails slightly deviate from the observed and Exp-Lin ones.</p>
      <p id="d2e7152">The percentages of the observed HFR velocity increments inside the SUP <inline-formula><mml:math id="M346" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (and <inline-formula><mml:math id="M347" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) ensemble standard deviation band are measured from the model results:

                <disp-formula specific-use="gather" content-type="numbered"><mml:math id="M348" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="Ch1.E12"><mml:mtd><mml:mtext>12</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mtext>FP5</mml:mtext><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Pr</mml:mi><mml:msubsup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">HFR</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">SUP</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">FP</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">73</mml:mn><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="italic">%</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Pr</mml:mi><mml:msubsup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">HFR</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">SUP</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">FP</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">73</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="italic">%</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E13"><mml:mtd><mml:mtext>13</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mtext>FP9</mml:mtext><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Pr</mml:mi><mml:msubsup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">HFR</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">SUP</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">FP</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">61</mml:mn><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="italic">%</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Pr</mml:mi><mml:msubsup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">HFR</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">SUP</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">FP</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">62</mml:mn><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="italic">%</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          Repeating the calculation in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E12"/>) and Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E13"/>) without the eddy depletion term, we obtain a difference of less than 1 % with respect to the shown case, in which the relative velocity between the sea and the atmosphere is considered. For FP5, the percentages compare well to the analytical superstatistical Exp-Lin values:

            <disp-formula id="Ch1.E14" content-type="numbered"><label>14</label><mml:math id="M349" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Pr</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:munderover><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">73</mml:mn><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="italic">%</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          This fact quantitatively confirms that the SUP model in FP5 needs <inline-formula><mml:math id="M350" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> DOF in the stochastic signal, producing a reliable PDF with respect to the observations. In this respect, the observations are therefore indistinguishable from a single walker of the SUP model ensemble. The percentages of the FP9 case, which has <inline-formula><mml:math id="M351" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> DOF in the stochastic signal, show small discrepancies with respect to the analytical ones. Despite the deviations from the analytical superstatistical Exp-Lin PDF, the SUP model in FP9 reproduces the PDF tails of the velocity increments with even greater fidelity to the observations than in the FP5 case (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F5"/>).</p>

      <fig id="F6" specific-use="star"><label>Figure 6</label><caption><p id="d2e7759">PDFs of the observed <inline-formula><mml:math id="M352" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mtext>HFR</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (black crosses) and numerical model sea surface currents from FP5 <bold>(a, c)</bold> and FP9 <bold>(b, d)</bold> in lin–lin plots <bold>(a, b)</bold> and lin–log plots <bold>(c, d)</bold>: DET <inline-formula><mml:math id="M353" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (yellow line), GAU <inline-formula><mml:math id="M354" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (blue line) and SUP <inline-formula><mml:math id="M355" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (red line).</p></caption>
          <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f06.png"/>

        </fig>

      <p id="d2e7825">We now move our attention from the PDFs of the velocity increments to the PDFs of the velocities (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F6"/>). The DET model is not able to represent the observed PDFs, with FP5 clearly missing the most of the variability and FP9 (full forcing) improving the situation but still not reproducing the fat tails. A stochastic part is needed to represent unresolved processes and to increase the variability. The GAU and SUP models can better reproduce the observations. The GAU model shows a good pattern around the peak, while it fails in the reproduction of the extreme events, with errors of around 1 and 3 orders of magnitude for the occurrence of extreme velocities of 0.5 m s<sup>−1</sup> in FP5 and FP9, respectively. The SUP model in FP5 confirms, also with this variable, that it can capture the observed statistics. In FP9, the SUP model shows a higher peak but demonstrates the ability to reproduce some details that FP5 cannot, as the PDF decays with two different slopes.</p>

      <fig id="F7" specific-use="star"><label>Figure 7</label><caption><p id="d2e7844">Temporal autocorrelation function of the <inline-formula><mml:math id="M357" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> component of the HFR sea surface velocities (black asterisks) and of the model variables from FP5 <bold>(a)</bold> and FP9 <bold>(b)</bold>: autocorrelation of DET <inline-formula><mml:math id="M358" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (continuous yellow line) and of SUP <inline-formula><mml:math id="M359" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (continuous red line). The components of the DET <inline-formula><mml:math id="M360" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> autocorrelation are reported: the autocorrelation of DET <inline-formula><mml:math id="M361" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (yellow dotted line) and of DET <inline-formula><mml:math id="M362" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (yellow dashed line), and the cross-correlation of DET <inline-formula><mml:math id="M363" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M364" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (yellow dotted line with dots), where the normalization is based on the DET <inline-formula><mml:math id="M365" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> autocorrelation.</p></caption>
          <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f07.png"/>

        </fig>

      <p id="d2e7955">Regarding the deterministic DET model <inline-formula><mml:math id="M366" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> temporal autocorrelation functions shown in Fig. <xref ref-type="fig" rid="F7"/>, the periodicity of the peaks are consistent with what is observed from the HFR data, while the amplitude of the peaks is higher with respect to the observations. This fact is mainly due to the high autocorrelation of the tidal signal and the absence of stochastic variability. The cross-correlation between the DET <inline-formula><mml:math id="M367" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the DET <inline-formula><mml:math id="M368" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> velocities shows a clear undamped periodicity of 1 d. This is due to the daily update of the forecast wind data set: it introduces a spurious artificial periodicity that perfectly correlates with the daily <inline-formula><mml:math id="M369" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>-component tidal variability. The observed temporal decay (with a correlation timescale of approximately 5 h) is well reproduced by the DET model <inline-formula><mml:math id="M370" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> autocorrelation from FP9, while it is overestimated by FP5. This can be easily explained: FP5 has a 12 h forcing timescale that brings spurious memory to the system.</p>
      <p id="d2e8015">The time decay and the modulation of the SUP <inline-formula><mml:math id="M371" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M372" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> temporal autocorrelation functions are well reproduced in both simulations. The fact that the SUP initial decay is comparable with the HFR pattern shows that the value of the <inline-formula><mml:math id="M373" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> coefficient shown in Table <xref ref-type="table" rid="T4"/> is well chosen. The amplitudes in FP5 underestimate the observed ones, while in FP9, the daily peaks are present. In both simulations, the SUP autocorrelation is more damped in time with respect to the DET one due to the introduction of the stochasticity, as expected. The long time variability of the correlation functions of the idealized models is not expected to be similar to the observed ones, as the model space domain is zero-dimensional and the equations do not include the dynamics of eddies and other coherent two-dimensional structures.</p>

      <fig id="F8" specific-use="star"><label>Figure 8</label><caption><p id="d2e8056">PDFs of the HFR (black crosses) and SUP model total velocity increments <inline-formula><mml:math id="M374" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <bold>(a, c)</bold> and sea surface velocities <inline-formula><mml:math id="M375" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> <bold>(b, d)</bold> in lin–lin plots <bold>(a, b)</bold> and log–lin plots <bold>(c, d)</bold> from FP2 (blue line), FP5 (orange line) and FP8 (yellow line). The analytical superstatistical PDF from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E6"/>) is also reported (black line).</p></caption>
          <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f08.png"/>

        </fig>

      <p id="d2e8097">We have seen that when moving from longer-forcing-time-averaging FP5 to no-forcing-averaging FP9, the stochastic model needs fewer DOFs. In particular, the number of stochastic DOFs must decrease when the non-averaged tidal components are considered, as reported in Table <xref ref-type="table" rid="T2"/>. This can be seen numerically in Fig. <xref ref-type="fig" rid="F8"/>, where all the PDFs are able to fit the observations appropriately. The rest of the FPs presented in Table <xref ref-type="table" rid="T2"/> (FP3, FP4, FP6 and FP7) are not shown because of the following reasons. FP4 and FP7 do not take into account any wind forcing, so they are not able to mimic the observed velocities. FP3 and FP6, looking at the PDFs of SUP <inline-formula><mml:math id="M376" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M377" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, give very similar results to FP5, with the main differences occurring in the height of the PDF peaks.</p>

      <fig id="F9" specific-use="star"><label>Figure 9</label><caption><p id="d2e8132">Ekman angle as a function of the daily WRF wind speed using the HFR (sticks with error bars) and the model sea surface currents from FP5 <bold>(a)</bold> and FP9 <bold>(b)</bold>: DET model Ekman angle (yellow line) and SUP model ensemble mean Ekman angle (black line with coloured dots; the colours indicate the present wind regime). The grey area indicates the SUP model ensemble standard deviation for the Ekman angle. The errors are calculated as shown in Appendix <xref ref-type="sec" rid="App1.Ch1.S4"/>. The horizontal black line is the observed HFR Ekman angle average.</p></caption>
          <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f09.png"/>

        </fig>

      <p id="d2e8149">In order to check if the models capture the observed veering angle, the angle between the daily averaged wind and the daily averaged selected sea surface current is computed (a positive Ekman angle means that the sea surface current is on the right with respect to the wind). As seen in Fig. <xref ref-type="fig" rid="F9"/>, the observed HFR Ekman angle shows a large spread for low wind regimes, while it accumulates around the observed mean value with stronger wind speeds. In both simulations, the Ekman angle obtained from the DET model (yellow line) collapses towards the same angle range for high wind speeds but with less variability with respect to the observations. The SUP mean Ekman angle is almost the same as for the DET model and converges towards the observed mean Ekman angle with increasing wind speed. The SUP modelled standard deviation (grey area) reflects the observed variability in the entire domain of the Ekman angle for low wind speeds and shows a decrease in variability for stronger wind speeds. The SUP modelled Ekman angle includes, most of the time, the observed Ekman angles inside the 1 standard deviation band. FP5 shows, for both the DET and SUP model, higher variability bands with respect to FP9 due to the higher number of stochastic DOFs.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S4.SS2">
  <label>4.2</label><title>The FRR and the SUP model</title>
      <p id="d2e8162">In this section, the FRR is tested on the SUP model under the forcings of FP9. In Fig. <xref ref-type="fig" rid="F10"/>, the perturbation methodology on the time series, described in Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S3.SS2"/>, and the effects on the total sea surface velocity are visualized. In this figure, the <inline-formula><mml:math id="M378" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> velocity component is perturbed, while the independent <inline-formula><mml:math id="M379" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> component remains unperturbed. The total SUP <inline-formula><mml:math id="M380" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> velocity component is affected by a clearly visible perturbation that decays in time, while the total SUP <inline-formula><mml:math id="M381" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> velocity component is slightly perturbed through the Ekman drag term.</p>

      <fig id="F10" specific-use="star"><label>Figure 10</label><caption><p id="d2e8216">SUP model FP9 stochastic velocities <inline-formula><mml:math id="M382" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <bold>(a)</bold>. HFR (crosses) and SUP FP9 total sea surface velocities <inline-formula><mml:math id="M383" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <bold>(b)</bold>. <inline-formula><mml:math id="M384" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> component is in blue, while <inline-formula><mml:math id="M385" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula> component is in red. The SUP model time series are from the first walker in the unperturbed system (dashed lines) and perturbed system (continuous lines with circles).</p></caption>
          <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f10.png"/>

        </fig>

      <fig id="F11" specific-use="star"><label>Figure 11</label><caption><p id="d2e8270">Diagonal response functions (thick dotted lines) and temporal autocorrelations in lin–lin plots <bold>(a)</bold> and lin–log plots <bold>(b)</bold> of HFR (asterisks) and unperturbed SUP model FP9 velocities: <inline-formula><mml:math id="M386" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (dashed and dotted line), <inline-formula><mml:math id="M387" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (thick dashed line), <inline-formula><mml:math id="M388" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (continuous line). Blue indicates the <inline-formula><mml:math id="M389" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> component, while red indicates the <inline-formula><mml:math id="M390" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula> component. The analytical autocorrelation function of the stochastic velocity from <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx41" id="text.51"/> is reported with the black continuous line. The exponential decay with the stochastic drag coefficient <inline-formula><mml:math id="M391" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is shown with the black thin dotted line.</p></caption>
          <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f11.png"/>

        </fig>

      <p id="d2e8348">In Fig. <xref ref-type="fig" rid="F11"/>, the diagonal response functions <inline-formula><mml:math id="M392" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M393" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with the correlations of the observed, unperturbed Ekman, stochastic, and total velocities and analytical functions discussed further are reported. The diagonal response functions show an exponential decay with timescale corresponding to the stochastic velocity drag coefficient <inline-formula><mml:math id="M394" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (i.e. <inline-formula><mml:math id="M395" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">140</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> min; see exponential fit in Fig. <xref ref-type="fig" rid="F11"/>). When it is <inline-formula><mml:math id="M396" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math id="M397" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that is perturbed, the diagonal response functions show an exponential decay with timescale corresponding to the mean Ekman drag term <inline-formula><mml:math id="M398" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> (i.e. <inline-formula><mml:math id="M399" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">65</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> min; not shown). This reveals that any external perturbation is decaying due to the corresponding model drag (<inline-formula><mml:math id="M400" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> if we perturb the stochastic velocity; <inline-formula><mml:math id="M401" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> if we perturb the Ekman velocity).</p>
      <p id="d2e8534">As expected, because <inline-formula><mml:math id="M402" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M403" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are not Gaussian variables and include terms that are not affected by the perturbation, as the tidal signal, the behaviour of the diagonal response functions differs from the corresponding autocorrelations. It is then not possible to describe the response functions as linear combinations of the correlations in the unperturbed system.</p>
      <p id="d2e8559">What is particularly interesting to observe in Fig. <xref ref-type="fig" rid="F11"/> is that the SUP <inline-formula><mml:math id="M404" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M405" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> autocorrelations coincide with the analytical autocorrelation function for a stochastic Gaussian variable, defined through a linear SDE with coloured Gaussian noise, found by <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx41" id="text.52"/> in his Appendix C2:

            <disp-formula id="Ch1.E15" content-type="numbered"><label>15</label><mml:math id="M406" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          showing a dependence on the drag coefficients only and not on the variance of the coloured Gaussian. This result seems surprising, as our stochastic velocities are obtained through a linear SDE with Bessel, not Gaussian, coloured noise. Our interpretation of the fact is the following: the stochastic velocity drag timescale <inline-formula><mml:math id="M407" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">140</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> min is 1 order of magnitude smaller than the superstatistical Gaussianity timescale <inline-formula><mml:math id="M408" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> d of the superstatistical analysis. This means that, under the correlation point of view, the stochastic velocity does not have the time to develop the non-Gaussian characteristics but operates at an almost constant variance. As a consequence, after a decay time of about 5 h, the SUP <inline-formula><mml:math id="M409" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M410" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> autocorrelations collapse exponentially with the same <inline-formula><mml:math id="M411" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> coefficient of the diagonal response functions. This can also be checked analytically through Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E15"/>) and knowing that <inline-formula><mml:math id="M412" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>:

            <disp-formula id="Ch1.E16" content-type="numbered"><label>16</label><mml:math id="M413" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mover accent="true"><mml:mo>⟶</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>∝</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          Thus, knowing the autocorrelation function of the stochastic velocity, it is possible to obtain the response function of the total velocity. It is then possible to state that the FRR holds in the SUP model when the perturbation is applied to the stochastic signal. </p>
</sec>
<sec id="Ch1.S4.SS3">
  <label>4.3</label><title>Predictability evaluation results</title>
      <p id="d2e8928">In Fig. <xref ref-type="fig" rid="F12"/>, the observation-based perturbation methodology on the time series, described in Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S3.SS3"/>, and the effects on the total sea surface velocities are visualized. In this figure, the <inline-formula><mml:math id="M414" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M415" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> velocity components are perturbed. Both the total SUP <inline-formula><mml:math id="M416" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M417" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> show the observation-based perturbation subject to an evident decay in time.</p>

      <fig id="F12" specific-use="star"><label>Figure 12</label><caption><p id="d2e8982">SUP model FP9 stochastic velocities <bold>(a)</bold>, and HFR (crosses) and SUP FP9 total sea surface velocities <bold>(b)</bold>. <inline-formula><mml:math id="M418" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> component is in blue, and <inline-formula><mml:math id="M419" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula> component is in red. The SUP model time series are from the first walker in the unperturbed system (dashed lines) and perturbed system using a data-assimilation method (continuous lines with circles).</p></caption>
          <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f12.png"/>

        </fig>

      <fig id="F13" specific-use="star"><label>Figure 13</label><caption><p id="d2e9013">Temporal autocorrelations in lin–lin <bold>(a)</bold> and lin–log <bold>(b)</bold> plots of the HFR (asterisks) and SUP model stochastic (thick dashed lines) and total (continuous lines) <inline-formula><mml:math id="M420" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> (blue) and <inline-formula><mml:math id="M421" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula> (red) sea surface velocities with the <inline-formula><mml:math id="M422" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi></mml:math></inline-formula> (purple thick continuous line) and <inline-formula><mml:math id="M423" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ϵ</mml:mi></mml:math></inline-formula> (green thick continuous line) functions. The exponential fits of the <inline-formula><mml:math id="M424" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi></mml:math></inline-formula> function are shown (purple thin continuous lines). The exponential decay with the stochastic drag coefficient <inline-formula><mml:math id="M425" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is shown by the black thin dotted line.</p></caption>
          <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f13.png"/>

        </fig>

      <p id="d2e9076">The <inline-formula><mml:math id="M426" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M427" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ϵ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> functions are reported in Fig. <xref ref-type="fig" rid="F13"/> and represent the normalized distance between the perturbed–unperturbed and the perturbed–observed systems, respectively. The function <inline-formula><mml:math id="M428" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be considered as a generalization of the response function in the FRR when both the components are perturbed of a quantity not known a priori. It is possible to see that the <inline-formula><mml:math id="M429" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> function has an exponential decay with timescale <inline-formula><mml:math id="M430" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">140</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> min. When the Ekman signal is perturbed, we obtain two exponential decays: <inline-formula><mml:math id="M431" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">75</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> min for <inline-formula><mml:math id="M432" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> h and <inline-formula><mml:math id="M433" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">140</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> min for <inline-formula><mml:math id="M434" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> h (not shown). The external perturbation, due to the observation-based methodology, decays with the stochastic drag coefficient when we perturb the stochastic velocity, while a clear correspondence with the drag coefficient is not found when the Ekman signal is perturbed. The <inline-formula><mml:math id="M435" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ϵ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> function increases its value in time from 0 and, after about 5 h, saturates to 1, showing that, after that time, the perturbed system has completely lost the memory of the initialization to the observations. This time of 5 h coincides with the autocorrelation timescale of the SUP stochastic and total velocities.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="Ch1.S5" sec-type="conclusions">
  <label>5</label><title>Conclusions</title>
      <p id="d2e9235">In the Gulf of Trieste, the analytical superstatistical PDF of the observed HFR sea surface current increments is known <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx13" id="paren.53"/> and is here called Exp-Lin PDF. The Exp-Lin PDF is non-Gaussian with fat tails (the extreme events occur more often with respect to Gaussian statistics), and it provides all the statistical moments but does not give any predictive information. In this study, we have developed a hierarchy of idealized models whose aim is to mimic the sea surface current time series, characterized by the observed statistics.</p>
      <p id="d2e9241">The hierarchy is organized as follows: the DET model is purely deterministic and includes tidal and Ekman signals, the GAU model adds a coloured-in-time Gaussian stochastic velocity, and the SUP model adds a stochastic sea surface velocity with superstatistical fat-tailed increments that simulate the unresolved dynamics. A variable is superstatistical if it is locally (in time) Gaussian with a variance evolving over a longer timescale. In our case, the variance is obtained through the sum of <inline-formula><mml:math id="M436" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> squared (Gaussian) Ornstein–Uhlenbeck processes and results to be gamma-distributed. The parameter <inline-formula><mml:math id="M437" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:math></inline-formula> identifies the DOF of the stochastic system. The models are then tested, imposing nine FPs combining different types of tidal and wind forcings: complete, 12 h moving-averaged time series or omitted forcing (Table <xref ref-type="table" rid="T2"/>). The stochastic models are adjusted for each FP in order to best fit the observed PDF.</p>
      <p id="d2e9263">In the following, we point out the general differences between the models' results. The DET model is able to simulate the slow variability of the observed HFR currents, reaching 55 %–56 % of the correlation coefficient (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F4"/>). The GAU and SUP stochastic models increase the variability to observed values, but because their ensemble means almost coincide with the DET model results, they show little influence on the slow dynamics (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F3"/>).</p>
      <p id="d2e9270">The main differences between the models are evident when looking at the PDFs of their variables. Regarding the total velocity increment PDFs (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F5"/>), the DET model does not explain the variability of the observed superstatistical Exp-Lin PDF, which results in a stark underestimation of the variability. The GAU model improves the results but without the observed fat tails, that is, the occurrence of extreme events is underestimated. When we consider the SUP model, in order to fit the observed statistics, the stochastic modelization requires <inline-formula><mml:math id="M438" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> stochastic DOF when the tidal forcing is omitted or averaged, while it needs <inline-formula><mml:math id="M439" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> stochastic DOF when the complete tidal signal is considered (Table <xref ref-type="table" rid="T2"/>). This result affects the shape of the SUP stochastic velocity increment PDF (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F2"/>), which is Exp-Lin when <inline-formula><mml:math id="M440" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and Bessel when <inline-formula><mml:math id="M441" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The SUP model shows a total velocity increment PDF that is representative of observations (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F5"/>): it is almost Exp-Lin when the FP considers averaged forcings and <inline-formula><mml:math id="M442" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> stochastic DOF, while it has a shifted and slightly lower peak but tails that satisfactorily fit the observed data when the FP considers the complete forcings and <inline-formula><mml:math id="M443" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> stochastic DOF. The convergence to the PDF and, in particular, the enlargement of the PDF tails to the observed ones in the progression from the DET model to the GAU and then to the SUP model is also visible in the PDFs of the velocities (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F6"/>). In addition, we find that the FP with complete forcings (FP9) and, consequently, with <inline-formula><mml:math id="M444" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> stochastic DOF enables the SUP model to capture the tails with a double slope in the velocity PDF, as seen from the observations.</p>
      <p id="d2e9386">The velocity temporal autocorrelation functions under FP9 (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F7"/>) reveal that the SUP model, after a realistic time decay of around 5 h (driven by the deterministic signal), allows for a better representation, with respect to the DET model, of the temporal modulations. The Ekman dynamics analysis (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F9"/>) indicates that strong wind increases the likelihood of the SUP model generating trajectories that match the observed average Ekman state. This pattern aligns with the HFR Ekman angle data, where lower wind forcing results in more variability, while higher wind forcing brings values closer to the average.</p>
      <p id="d2e9393">The SUP model under the most complete forcings and, consequently, with <inline-formula><mml:math id="M445" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> DOF (FP9) is then explored by applying external perturbations to the stochastic signal. The FRR holds when the stochastic signal is perturbed, showing that the response to an external perturbation can be obtained by considering the fluctuations of the unperturbed system. In particular, the SUP model response function decays with the stochastic velocity drag timescale (<inline-formula><mml:math id="M446" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>; see Fig. <xref ref-type="fig" rid="F11"/> and Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E16"/>)), indicating a clear memory timescale for external stochastic perturbations.</p>
      <p id="d2e9431">The predictability evaluation through the observation-based perturbation shows that the SUP model, given any external correction to the HFR values, reaches an equilibrium distance from the observations and converges to the unperturbed realization after 5 h (Fig. <xref ref-type="fig" rid="F13"/>). This time value is consistent with the autocorrelation decay of the observed and SUP stochastic and total velocities.</p>
      <p id="d2e9436">From the predictive point of view, we should remark that our modelling is extremely idealized: it is local in space and does not take into account other external forcings besides wind and tides, such as river discharge. The modelling can be further developed by including the Isonzo/Soc̆a river influence, considering other air–sea interaction processes as wave generation, moving the space domain from one point (zero dimensions) to two dimensions by including advection, considering eddy dynamics and incorporating the broader Adriatic circulation.</p>
      <p id="d2e9441">Despite its idealization, the SUP model presented in this study can reproduce part of the deterministic (tide-wind-forced) large-scale dynamics and the observed fat tails of the HFR velocity increment PDFs and is eventually able to simulate extreme events. One of the most interesting results is that when we have a more detailed deterministic signal (given by the complete forcings), a larger part of the dynamics is resolved, and the stochastic part of the model must not only have less variability but also decrease its DOF. The SUP model can therefore be taken as an example for the modelling community to reflect on how stochasticity can be used to reproduce extreme events and how its characteristics vary depending on the coarse graining of the forcings. Various applications to the SUP model can be found; for example, it is currently used to explore the role of extreme events in the kinetic energy fluxes between the atmosphere and the sea. Additionally, evaluating the air–sea interaction bulk formulas in the CMEMS MFS model (or another full-physics numerical model adopted for the Gulf of Trieste) in light of our observations, and therefore of the SUP model findings, would be extremely interesting.</p>
</sec>

      
      </body>
    <back><app-group>

<app id="App1.Ch1.S1">
  <label>Appendix A</label><title>An analytical idealized case</title>
      <p id="d2e9455">This is the idealized case of the stochastic system described in Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S3"/>, Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E3"/>), in which

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E17" content-type="numbered"><label>A1</label><mml:math id="M447" display="block"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>Q</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>≃</mml:mo><mml:mtext>constant</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        This approximation and the following analysis make it possible to find the analytical distribution of the variables <inline-formula><mml:math id="M448" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M449" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M450" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Considering the <inline-formula><mml:math id="M451" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> components, independent from the <inline-formula><mml:math id="M452" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula> components, Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E3"/>) can be written as follows:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E18" content-type="numbered"><label>A2</label><mml:math id="M453" display="block"><mml:mtable class="aligned" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" class="cases" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>Q</mml:mi></mml:msqrt><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mtable columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" class="aligned" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mi>d</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msqrt><mml:mi>Q</mml:mi></mml:msqrt></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msqrt><mml:mi>Q</mml:mi></mml:msqrt></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        where <inline-formula><mml:math id="M454" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be diagonalized:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E19" content-type="numbered"><label>A3</label><mml:math id="M455" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">det</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">det</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        obtaining two eigenvalues <inline-formula><mml:math id="M456" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M457" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the following eigenvectors (with <inline-formula><mml:math id="M458" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≠</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>):</p>
      <p id="d2e9992"><disp-formula id="App1.Ch1.S1.Ex1"><mml:math id="M459" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" class="cases" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" class="cases" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E20" content-type="numbered"><label>A4</label><mml:math id="M460" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.Ex2"><mml:math id="M461" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E21" content-type="numbered"><label>A5</label><mml:math id="M462" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        For <inline-formula><mml:math id="M463" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≠</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the system in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E18"/>) is diagonalizable, and it is possible to write <inline-formula><mml:math id="M464" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E22" content-type="numbered"><label>A6</label><mml:math id="M465" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        Thus, hypothesizing that <inline-formula><mml:math id="M466" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (i.e. the final distributions do not change with <inline-formula><mml:math id="M467" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>; what changes is just the sign of the Wiener processes in the diagonalized system), the following are obtained:

              <disp-formula specific-use="gather" content-type="numbered"><mml:math id="M468" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E23"><mml:mtd><mml:mtext>A7</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mi>d</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msqrt><mml:mi>Q</mml:mi></mml:msqrt></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E24"><mml:mtd><mml:mtext>A8</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="split" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msqrt><mml:mi>Q</mml:mi></mml:msqrt></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E25"><mml:mtd><mml:mtext>A9</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msqrt><mml:mi>Q</mml:mi></mml:msqrt></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msqrt><mml:mi>Q</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msqrt><mml:mi>Q</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        yielding

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E26" content-type="numbered"><label>A10</label><mml:math id="M469" display="block"><mml:mtable columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" class="aligned" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi>d</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        The approximation for which <inline-formula><mml:math id="M470" display="inline"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>Q</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>constant</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> leads to <inline-formula><mml:math id="M471" display="inline"><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M472" display="inline"><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></inline-formula> also being constants. This fact leads to the Gaussianity of the variables <inline-formula><mml:math id="M473" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M474" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> (they are Ornstein–Uhlenbeck processes):

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E27" content-type="numbered"><label>A11</label><mml:math id="M475" display="block"><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        From Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E25"/>), it is possible to write <inline-formula><mml:math id="M476" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M477" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in terms of <inline-formula><mml:math id="M478" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M479" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, resulting in linear combinations of Gaussian variables:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E28" content-type="numbered"><label>A12</label><mml:math id="M480" display="block"><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" class="cases" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        
        This leads to the Gaussianity of the variables <inline-formula><mml:math id="M481" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M482" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M483" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with the following variances:

              <disp-formula specific-use="gather" content-type="numbered"><mml:math id="M484" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E29"><mml:mtd><mml:mtext>A13</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E30"><mml:mtd><mml:mtext>A14</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" columnalign="left left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mo>lim⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mo>lim⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        where, because <inline-formula><mml:math id="M485" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M486" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> are Ornstein–Uhlenbeck processes:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E31" content-type="numbered"><label>A15</label><mml:math id="M487" display="block"><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" class="cases" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        we have that

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E32" content-type="numbered"><label>A16</label><mml:math id="M488" display="block"><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="split" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>corr</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>]</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi>Q</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mo>⟶</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        Now, it is possible to express the <inline-formula><mml:math id="M489" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> variable, starting from its definition and using Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E30"/>), in terms of the diagonalized variables <inline-formula><mml:math id="M490" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M491" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E33" content-type="numbered"><label>A17</label><mml:math id="M492" display="block"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="split" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        where

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E34" content-type="numbered"><label>A18</label><mml:math id="M493" display="block"><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        Because <inline-formula><mml:math id="M494" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M495" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> are linear combinations of Gaussian variables, they are Gaussian variables themselves:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E35" content-type="numbered"><label>A19</label><mml:math id="M496" display="block"><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable class="aligned" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">lim⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" class="aligned" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">lim⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        where

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E36" content-type="numbered"><label>A20</label><mml:math id="M497" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>corr</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mo>⟶</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:mover><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E37" content-type="numbered"><label>A21</label><mml:math id="M498" display="block"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="split" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>corr</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mo>⟶</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:mover><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        Now, according to Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E33"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E35"/>), because <inline-formula><mml:math id="M499" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a linear combination of Gaussian variables, it is Gaussian-distributed itself:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E38" content-type="numbered"><label>A22</label><mml:math id="M500" display="block"><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mo>lim⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        where

              <disp-formula specific-use="gather" content-type="numbered"><mml:math id="M501" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E39"><mml:mtd><mml:mtext>A23</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="split" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">lim⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">lim⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">lim⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfenced close="" open="["><mml:mrow><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced open="" close=""><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mfenced open="" close="]"><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E40"><mml:mtd><mml:mtext>A24</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">lim⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">lim⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

              <disp-formula specific-use="gather" content-type="numbered"><mml:math id="M502" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E41"><mml:mtd><mml:mtext>A25</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>corr</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mo>⟶</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E42"><mml:mtd><mml:mtext>A26</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="split" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>corr</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mo>⟶</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        
        Hence, continuing Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E39"/>),

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E43" content-type="numbered"><label>A27</label><mml:math id="M503" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">lim⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        It is now possible to complete the calculation started in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E38"/>):

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E44" content-type="numbered"><label>A28</label><mml:math id="M504" display="block"><mml:mrow><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:munder><mml:mo movablelimits="false">lim⁡</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mtext>corr</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="true">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close="" open="["><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mfenced close="]" open=""><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close="" open="["><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mfenced open="" close="]"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>

<table-wrap id="TA1"><label>Table A1</label><caption><p id="d2e18957">Parameters involved in the idealized analytical stochastic modelization.</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="2">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">Parameter</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">Value</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Ensemble size</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M505" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Total integration time</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M506" display="inline"><mml:mo>∼</mml:mo></mml:math></inline-formula> 656 d</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Time step <inline-formula><mml:math id="M507" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M508" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1.5</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M509" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M510" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">6.6</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M511" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M512" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1.515</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s<sup>−1</sup></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M514" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M515" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2.6</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> m<sup>2</sup> s<sup>−3</sup></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M518" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M519" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">5.152</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s<sup>−1</sup></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M521" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M522" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1.333</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s<sup>−1</sup></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M524" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M525" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1.247</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s<sup>−1</sup></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M527" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M528" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1.44</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">10</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> s</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap>

      <p id="d2e19430">In summary, in the idealized case of the stochastic system, in which <inline-formula><mml:math id="M529" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> is constant, the variables <inline-formula><mml:math id="M530" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M531" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M532" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are Gaussian-distributed as follows:

              <disp-formula specific-use="gather" content-type="numbered"><mml:math id="M533" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E45"><mml:mtd><mml:mtext>A29</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E46"><mml:mtd><mml:mtext>A30</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S1.E47"><mml:mtd><mml:mtext>A31</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        
        It is possible to find a condition for which <inline-formula><mml:math id="M534" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is distributed as <inline-formula><mml:math id="M535" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E48" content-type="numbered"><label>A32</label><mml:math id="M536" display="block"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="split" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          <disp-formula id="App1.Ch1.S1.E49" content-type="numbered"><label>A33</label><mml:math id="M537" display="block"><mml:mrow><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>⇔</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>⇔</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        All these facts are confirmed by the numerical simulation results shown in Fig. <xref ref-type="fig" rid="FA1"/> using the numerical parameters in Table <xref ref-type="table" rid="TA1"/>.</p>

      <fig id="FA1"><label>Figure A1</label><caption><p id="d2e20295">Gaussian PDFs of the stochastic variables <inline-formula><mml:math id="M538" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> (in blue), <inline-formula><mml:math id="M539" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (in red) and <inline-formula><mml:math id="M540" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (in green): the continuous lines are the analytical Gaussian PDFs in Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E45"/>), (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E46"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E47"/>), while the points are the histograms of the simulated variables described in Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E18"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S1.E33"/>) in the case where <inline-formula><mml:math id="M541" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> constant. The parameters used are shown in Table <xref ref-type="table" rid="TA1"/>. The simulation results with <inline-formula><mml:math id="M542" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are shown in <bold>(a)</bold> and <bold>(b)</bold>, while in <bold>(c)</bold> and <bold>(d)</bold>, the results with <inline-formula><mml:math id="M543" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are shown. In <bold>(a)</bold> and <bold>(c)</bold>, the plots are lin–lin, while in <bold>(b)</bold> and <bold>(d)</bold>, the plots are lin–log.</p></caption>
        
        <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f14.png"/>

      </fig>


</app>

<app id="App1.Ch1.S2">
  <label>Appendix B</label><title>Ornstein–Uhlenbeck processes and coloured  noise</title>
      <p id="d2e20426">Let's consider the stochastic part for the <inline-formula><mml:math id="M544" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi></mml:math></inline-formula> component (analogously for the <inline-formula><mml:math id="M545" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula> component) of the SUP model:

              <disp-formula specific-use="gather" content-type="numbered"><mml:math id="M546" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S2.E50"><mml:mtd><mml:mtext>B1</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S2.E51"><mml:mtd><mml:mtext>B2</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S2.E52"><mml:mtd><mml:mtext>B3</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        Because <inline-formula><mml:math id="M547" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M548" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi></mml:math></inline-formula> are constants, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S2.E50"/>) is a Langevin equation, and the variables <inline-formula><mml:math id="M549" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are Ornstein–Uhlenbeck processes; thus, their distribution in the stationary state is Gaussian:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S2.E53" content-type="numbered"><label>B4</label><mml:math id="M550" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        Defining the new variable <inline-formula><mml:math id="M551" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> as the sum of <inline-formula><mml:math id="M552" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> squared identically distributed Gaussian variables <inline-formula><mml:math id="M553" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> results in a variable distributed with a gamma distribution, with a shape parameter equal to <inline-formula><mml:math id="M554" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:math></inline-formula> in the stationary state:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S2.E54" content-type="numbered"><label>B5</label><mml:math id="M555" display="block"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="split" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        where <inline-formula><mml:math id="M556" display="inline"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the first moment is

          <disp-formula id="App1.Ch1.S2.E55" content-type="numbered"><label>B6</label><mml:math id="M557" display="block"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        It is possible to write Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S2.E51"/>) in the following way:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S2.E56" content-type="numbered"><label>B7</label><mml:math id="M558" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>Q</mml:mi></mml:msqrt><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        If <inline-formula><mml:math id="M559" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> were a constant, then the equation above would be a Langevin equation, and <inline-formula><mml:math id="M560" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> would represent an Ornstein–Uhlenbeck process. However, by construction, <inline-formula><mml:math id="M561" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> slowly varies with respect to <inline-formula><mml:math id="M562" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> (because <inline-formula><mml:math id="M563" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>≪</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula>). Thus, it is possible to assume that, locally in time, <inline-formula><mml:math id="M564" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> is constant, and therefore locally <inline-formula><mml:math id="M565" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> has a Gaussian distribution, given a certain variance <inline-formula><mml:math id="M566" display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> determined by the value of <inline-formula><mml:math id="M567" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula>:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S2.E57" content-type="numbered"><label>B8</label><mml:math id="M568" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        In order to obtain the total <inline-formula><mml:math id="M569" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> PDF, the <inline-formula><mml:math id="M570" display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> PDF <inline-formula><mml:math id="M571" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is needed. Thanks to its dependence on <inline-formula><mml:math id="M572" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula>, it is possible to obtain it:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S2.E58" content-type="numbered"><label>B9</label><mml:math id="M573" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        where <inline-formula><mml:math id="M574" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. It follows that

          <disp-formula id="App1.Ch1.S2.E59" content-type="numbered"><label>B10</label><mml:math id="M575" display="block"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="split" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        which, for <inline-formula><mml:math id="M576" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, gives the following result (<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx19" id="altparen.54"/>, p. 369, Eq. 3.471.16), called the Exp-Lin PDF in this paper:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S2.E60" content-type="numbered"><label>B11</label><mml:math id="M577" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        Meanwhile, for <inline-formula><mml:math id="M578" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx19" id="altparen.55"/>, p. 370, Eq. 3.478.4),

          <disp-formula id="App1.Ch1.S2.E61" content-type="numbered"><label>B12</label><mml:math id="M579" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        where <inline-formula><mml:math id="M580" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the modified Bessel function of the second kind of zero order. A summary of the results of this Appendix for the cases <inline-formula><mml:math id="M581" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:math></inline-formula>, 2 and <inline-formula><mml:math id="M582" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> degrees of freedom (DOFs) is given in Table <xref ref-type="table" rid="TB1"/>. Finally, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S2.E52"/>) does not present any analytic solution.</p>

<table-wrap id="TB1" specific-use="star"><label>Table B1</label><caption><p id="d2e22285">Analytical PDFs and means of the variable <inline-formula><mml:math id="M583" display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> and analytical PDFs of the variable <inline-formula><mml:math id="M584" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M585" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:math></inline-formula>, 2 and 1/2 degrees of freedom.</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="4">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="4" colname="col4" align="left"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">DOF</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M586" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M587" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M588" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M589" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M590" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M591" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M592" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mo>∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">2</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M593" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M594" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M595" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M596" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M597" display="inline"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:msqrt><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>Q</mml:mi></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M598" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M599" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap>


</app>

<app id="App1.Ch1.S3">
  <label>Appendix C</label><title>The Ekman system of the deterministic model – the linear relation of the coefficients with wind speed</title>
      <p id="d2e22899">Defining the energy <inline-formula><mml:math id="M600" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the DET model in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and supposing, as a first approximation, that the tidal signal is negligible <inline-formula><mml:math id="M601" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≃</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (daily timescale), assuming a slowly varying sea surface layer depth <inline-formula><mml:math id="M602" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and neglecting the eddy depletion term <inline-formula><mml:math id="M603" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the energy variation in time can be expressed as follows:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S3.E62" content-type="numbered"><label>C1</label><mml:math id="M604" display="block"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="split" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        from which

          <disp-formula id="App1.Ch1.S3.E63" content-type="numbered"><label>C2</label><mml:math id="M605" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        Discretizing Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S3.E62"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S3.E63"/>) around the time step <inline-formula><mml:math id="M606" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (where <inline-formula><mml:math id="M607" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) and using the centred scheme for the temporal derivative <inline-formula><mml:math id="M608" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) result in the following:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S3.E64" content-type="numbered"><label>C3</label><mml:math id="M609" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        and

          <disp-formula id="App1.Ch1.S3.E65" content-type="numbered"><label>C4</label><mml:math id="M610" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ζ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        where <inline-formula><mml:math id="M611" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M612" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ζ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M613" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> has a low dependence on time. Approximating the daily averaged observed sea surface current as the daily deterministic Ekman sea surface current, it is possible to calculate the coefficients <inline-formula><mml:math id="M614" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M615" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ζ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> directly from the observations and the daily averaged wind forcing.</p>
      <p id="d2e24099">Equation (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) results in

          <disp-formula id="App1.Ch1.S3.E66" content-type="numbered"><label>C5</label><mml:math id="M616" display="block"><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ζ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>f</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ζ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
      <p id="d2e24271"><disp-formula id="App1.Ch1.S3.E67" content-type="numbered"><label>C6</label><mml:math id="M617" display="block"><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ζ</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ζ</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        from which it is possible to obtain the slowly varying <inline-formula><mml:math id="M618" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S3.E68" content-type="numbered"><label>C7</label><mml:math id="M619" display="block"><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" class="cases" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ζ</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ζ</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        The discretization gives

          <disp-formula id="App1.Ch1.S3.E69" content-type="numbered"><label>C8</label><mml:math id="M620" display="block"><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="cases" rowspacing="0.2ex" columnspacing="1em" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ζ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ζ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        The two expressions in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S3.E69"/>) should give a unique value for <inline-formula><mml:math id="M621" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> as a function of time directly from the daily averaged observed currents and the daily averaged wind forcing. In practice, they almost agree, and we calculated <inline-formula><mml:math id="M622" display="inline"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as the average of these two expressions. From <inline-formula><mml:math id="M623" display="inline"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, it is also possible to obtain <inline-formula><mml:math id="M624" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S3.E70" content-type="numbered"><label>C9</label><mml:math id="M625" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ζ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false" mathvariant="normal">̃</mml:mo></mml:mover><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        Having the <inline-formula><mml:math id="M626" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M627" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and wind speed time series, it is possible to calculate the mean values of <inline-formula><mml:math id="M628" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M629" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as a function of the wind speed, obtaining a linear fit after deleting the values exceeding 1 standard deviation (Fig. <xref ref-type="fig" rid="FC1"/>).</p>

      <fig id="FC1" specific-use="star"><label>Figure C1</label><caption><p id="d2e25213">Dependence on wind speed of the model coefficients <inline-formula><mml:math id="M630" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M631" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">̃</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, calculated according to Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S3.E70"/>) and to the mean of Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.S3.E69"/>), respectively, and their linear regressions.</p></caption>
        <graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/18/4685/2025/gmd-18-4685-2025-f15.png"/>

      </fig>


</app>

<app id="App1.Ch1.S4">
  <label>Appendix D</label><title>On the Ekman angle standard deviation</title>
      <p id="d2e25257">In this study, the Ekman angle is defined as the angle between the daily wind and the daily sea surface current; it is positive if the sea surface current is on the right with respect to the wind direction. For simplicity, it is assumed that the wind does not contribute with any error and is perfectly known. It follows that the standard deviation of the Ekman angle coincides with the standard deviation of the daily sea surface current angle. Under this assumption, the given Ekman angle standard deviation is an underestimation of its real error. Thus, in order to obtain this estimation of the Ekman angle standard deviation, starting from the modelled (HFR measured) sea surface current components with a 5 min (30 min) time resolution and their stochastic variability (measure accuracy), two points must be followed: (i) the daily average transformation and (ii) the polar coordinates transformation.</p>
      <p id="d2e25260">Let's take into consideration the sea surface currents time series of a single day <inline-formula><mml:math id="M632" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo mathvariant="italic">{</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo mathvariant="italic">}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M633" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">288</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the 5 min time resolution modelled sea surface currents and <inline-formula><mml:math id="M634" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">48</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the 30 min HFR observed sea surface currents, with their <inline-formula><mml:math id="M635" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>×</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> symmetric covariance matrix:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S4.E71" content-type="numbered"><label>D1</label><mml:math id="M636" display="block"><mml:mtable rowspacing="0.2ex" class="split" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center center center center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋱</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋱</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        Here, the sea surface currents are the ensemble averaged values for each time, and the covariance matrix values are the relative ensemble variances and covariances, while for the observations, the sea surface currents are simply the independent HFR measured sea surface currents (each measurement is independent from the others) with their HFR accuracy and zero covariances (thus, <inline-formula><mml:math id="M637" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> reduces to a diagonal matrix).</p>
      <p id="d2e25750">Calling <inline-formula><mml:math id="M638" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the daily average sea surface currents for a single day, its linear transformation (here, the transformation matrix is called <inline-formula><mml:math id="M639" display="inline"><mml:mi>A</mml:mi></mml:math></inline-formula>) can be written as

              <disp-formula specific-use="gather" content-type="numbered"><mml:math id="M640" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S4.E72"><mml:mtd><mml:mtext>D2</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.S4.E73"><mml:mtd><mml:mtext>D3</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:mover class="overbrace" accent="true"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︷</mml:mo></mml:mover><mml:mi>n</mml:mi></mml:mover></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:mover class="overbrace" accent="true"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︷</mml:mo></mml:mover><mml:mi>n</mml:mi></mml:mover></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:munder><mml:munder class="underbrace"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi>n</mml:mi></mml:munder></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:munder><mml:munder class="underbrace"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi>n</mml:mi></mml:munder></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

        Thus, the covariance matrix of the transformed variable <inline-formula><mml:math id="M641" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be obtained in the following way:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S4.E74" content-type="numbered"><label>D4</label><mml:math id="M642" display="block"><mml:mrow><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msup><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center center center center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center center center center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋱</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋱</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi mathvariant="normal">⋮</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>sum</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>sum</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>sum</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>sum</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
      <p id="d2e26560">Once the daily sea surface current components <inline-formula><mml:math id="M643" display="inline"><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> and their covariance matrix <inline-formula><mml:math id="M644" display="inline"><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> are obtained, it is possible to change from Cartesian to polar coordinates:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S4.E75" content-type="numbered"><label>D5</label><mml:math id="M645" display="block"><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable columnspacing="1em" rowspacing="0.2ex" class="cases" columnalign="left" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>arctan⁡</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        The transformation now is not linear, and one must resort to the Jacobian matrix:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S4.E76" content-type="numbered"><label>D6</label><mml:math id="M646" display="block"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        to obtain the new covariance matrix (<inline-formula><mml:math id="M647" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M648" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are in radians):

          <disp-formula id="App1.Ch1.S4.E77" content-type="numbered"><label>D7</label><mml:math id="M649" display="block"><mml:mrow><mml:mtable class="split" rowspacing="0.2ex" displaystyle="true" columnalign="right left"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:msup><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mtable class="matrix" columnalign="center center" framespacing="0em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        The Ekman angle standard deviation is then taken as follows:

          <disp-formula id="App1.Ch1.S4.E78" content-type="numbered"><label>D8</label><mml:math id="M650" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>min</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
</app>
  </app-group><notes notes-type="codedataavailability"><title>Code and data availability</title>

      <p id="d2e27821">The exact version of the model used to produce the results used in this paper is archived on Zenodo (<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.5281/zenodo.14562025" ext-link-type="DOI">10.5281/zenodo.14562025</ext-link>, <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx14" id="altparen.56"/>), as are the input data and scripts used to run the model for all the simulations presented in this paper. In particular, <monospace>twd_model.f90</monospace> is the code implementing the DET model, <monospace>twg_model.f90</monospace> is the code implementing the GAU model, <monospace>tws_model.f90</monospace> is the code implementing the STO model with <inline-formula><mml:math id="M651" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <monospace>twb_model.f90</monospace> is the code implementing the STO model with <inline-formula><mml:math id="M652" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Additionally, <monospace>twb_FRRD_model.f90</monospace>, <monospace>twb_FRRS_model.f90</monospace>, <monospace>twb_datassD_model.f90</monospace> and <monospace>twb_datassS_model.f90</monospace> are the codes implementing the STO model with <inline-formula><mml:math id="M653" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the FRR and observation-based perturbation applications (applied to the deterministic or stochastic signals).</p>

      <p id="d2e27900">The HFR sea surface current data of the Gulf of Trieste are freely available from the European HFR node (<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.57762/8RRE-0Z07" ext-link-type="DOI">10.57762/8RRE-0Z07</ext-link>, <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx29" id="altparen.57"/>). The WRF forecasted wind field is obtainable upon request from <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx2" id="text.58"/> (<uri>https://www.arpa.fvg.it</uri>, CRMA).</p>
  </notes><notes notes-type="authorcontribution"><title>Author contributions</title>

      <p id="d2e27918">SF performed the major part of the research and the writing of the paper. LU and AW contributed to the research and the writing.</p>
  </notes><notes notes-type="competinginterests"><title>Competing interests</title>

      <p id="d2e27924">The contact author has declared that none of the authors has any competing interests.</p>
  </notes><notes notes-type="disclaimer"><title>Disclaimer</title>

      <p id="d2e27930">Publisher’s note: Copernicus Publications remains neutral with regard to jurisdictional claims made in the text, published maps, institutional affiliations, or any other geographical representation in this paper. While Copernicus Publications makes every effort to include appropriate place names, the final responsibility lies with the authors.</p>
  </notes><ack><title>Acknowledgements</title><p id="d2e27936">The forecasts, analyses and related services are based on data and products of the Centro Regionale di Modellistica Ambientale (CRMA), which is a sector of the Agenzia regionale per la protezione dell'ambiente del Friuli Venezia Giulia (ARPA FVG)  (<uri>https://www.arpa.fvg.it</uri>, last access: 29 October 2024). The Piran HFR station has been operated by the Slovenian Environment Agency since July 2022. Between 2015 and July 2022, it was operated by the National Institute of Biology. ChatGPT was used for text refinement of Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S5"/> on an earlier version of the paper.</p></ack><notes notes-type="reviewstatement"><title>Review statement</title>

      <p id="d2e27946">This paper was edited by Vassilios Vervatis and reviewed by two anonymous referees.</p>
  </notes><ref-list>
    <title>References</title>

      <ref id="bib1.bibx1"><label>Alberti et al.(2018)Alberti, Consolini, De Michelis, Laurenza, and Marcucci</label><mixed-citation>Alberti, T., Consolini, G., De Michelis, P., Laurenza, M., and Marcucci, M. F.: On fast and slow Earth’s magnetospheric dynamics during geomagnetic storms: a stochastic Langevin approach, J. Space Weather   Space Clim., 8,  A56, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1051/swsc/2018039" ext-link-type="DOI">10.1051/swsc/2018039</ext-link>, 2018.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx2"><label>ARPA FVG(2024)</label><mixed-citation>ARPA FVG (Agenzia regionale per la protezione dell'ambiente del Friuli Venezia Giulia), Landing page, <uri>https://www.arpa.fvg.it</uri>,  last access: 29 October 2024</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx3"><label>Baldovin et al.(2018)Baldovin, Puglisi, and Vulpiani</label><mixed-citation>Baldovin, M., Puglisi, A., and Vulpiani, A.: Langevin equation in systems with also negative temperatures, J. Stat. Mech. Theor. Exp., 2018, 043207, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1088/1742-5468/aab687" ext-link-type="DOI">10.1088/1742-5468/aab687</ext-link>, 2018.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx4"><label>Beck and Cohen(2003)</label><mixed-citation> Beck, C. and Cohen, E. G.: Superstatistics, Physica A, 322, 267–275, 2003.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx5"><label>Beck et al.(2005)Beck, Cohen, and Swinney</label><mixed-citation>Beck, C., Cohen, E. G. D., and Swinney, H. L.: From time series to superstatistics, Phys. Rev. E, 72, 056133, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1103/PhysRevE.72.056133" ext-link-type="DOI">10.1103/PhysRevE.72.056133</ext-link>, 2005.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx6"><label>Berglund and Gentz(2002)</label><mixed-citation> Berglund, N. and Gentz, B.: Metastability in simple climate models: pathwise analysis of slowly driven Langevin equations, Stoch. Dynam., 2, 327–356, 2002.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx7"><label>Brillinger and Stewart(2010)</label><mixed-citation>Brillinger, D. R. and Stewart, B. S.: Stochastic modeling of particle movement with application to marine biology and oceanography, J. Stat. Plan. Infer., 140, 3597–3607, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.jspi.2010.04.026" ext-link-type="DOI">10.1016/j.jspi.2010.04.026</ext-link>, 2010.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx8"><label>Corgnati et al.(2018)Corgnati, Mantovani, Novellino, Rubio, and Mader</label><mixed-citation>Corgnati, L., Mantovani, C., Novellino, A., Rubio, A., and Mader, J.: Recommendation Report 2 on improved common procedures for HFR QC analysis. JERICO-NEXT WP5-Data Management, Deliverable 5.14, Version 1.0., <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.25607/OBP-944" ext-link-type="DOI">10.25607/OBP-944</ext-link>, 2018.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx9"><label>Cosoli et al.(2012)Cosoli, Gačić, and Mazzoldi</label><mixed-citation> Cosoli, S., Gačić, M., and Mazzoldi, A.: Surface current variability and wind influence in the northeastern Adriatic Sea as observed from high-frequency (HF) radar measurements, Cont. Shelf Res., 33, 1–13, 2012.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx10"><label>Cosoli et al.(2013)Cosoli, Ličer, Vodopivec, and Malačič</label><mixed-citation> Cosoli, S., Ličer, M., Vodopivec, M., and Malačič, V.: Surface circulation in the Gulf of Trieste (northern Adriatic Sea) from radar, model, and ADCP comparisons, J. Geophys. Res.-Oceans, 118, 6183–6200, 2013.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx11"><label>Einstein(1905)</label><mixed-citation> Einstein, A.: Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen, Ann. Phys., 4,  549–560, 1905.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx12"><label>Einstein(1956)</label><mixed-citation> Einstein, A.: Investigations on the Theory of the Brownian Movement, Courier Corporation, ISBN-13 978-0-486-60304-9, ISBN-10 0-486-60304-0, 1956.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx13"><label>Flora et al.(2023)Flora, Ursella, and Wirth</label><mixed-citation>Flora, S., Ursella, L., and Wirth, A.: Superstatistical analysis of sea surface currents in the Gulf of Trieste, measured by high-frequency radar, and its relation to wind regimes using the maximum-entropy principle, Nonlin. Processes Geophys., 30, 515–525, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.5194/npg-30-515-2023" ext-link-type="DOI">10.5194/npg-30-515-2023</ext-link>, 2023.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx14"><label>Flora et al.(2024)Flora, Wirth, and Ursella</label><mixed-citation>Flora, S., Wirth, A., and Ursella, L.: Codes: Comparing an idealized deterministic-stochastic model (SUP model, version 1) of the tide-and-wind driven sea surface currents in the Gulf of Trieste to HF Radar observations, Zenodo [code], <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.5281/zenodo.14562025" ext-link-type="DOI">10.5281/zenodo.14562025</ext-link>, 2024.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx15"><label>Foreman(1978)</label><mixed-citation> Foreman, M.: Manual for Tidal Currents Analysis and Prediction, Pacific Marine Science Report 78-6, Institute of Ocean Sciences, Patricia Bay, Sidney, British Columbia, 70, 1978.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx16"><label>Franzke et al.(2005)Franzke, Majda, and Vanden-Eijnden</label><mixed-citation> Franzke, C., Majda, A. J., and Vanden-Eijnden, E.: Low-order stochastic mode reduction for a realistic barotropic model climate, J. Atmos. Sci., 62, 1722–1745, 2005.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx17"><label>Franzke et al.(2015)Franzke, O'Kane, Berner, Williams, and Lucarini</label><mixed-citation> Franzke, C. L., O'Kane, T. J., Berner, J., Williams, P. D., and Lucarini, V.: Stochastic climate theory and modeling, Wires Clim. Change, 6, 63–78, 2015.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx18"><label>Goglio(2018)</label><mixed-citation>Goglio, A. C.: Progetto NAUSICA, <uri>https://www.arpa.fvg.it/export/sites/default/tema/crma/pubblicazioni/docs_pubblicazioni/2018gen01_arpafvg_crma_nausica_rap2018_001.pdf</uri> (last access: 29 October 2024), 2018.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx19"><label>Gradshteyn and Ryzhik(2014)</label><mixed-citation> Gradshteyn, I. S. and Ryzhik, I. M.: Table of integrals, series, and products, Academic press,  ISBN 0-12-294760-6, 2014.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx20"><label>Ham et al.(2022)Ham, Coomer, and Stumpf</label><mixed-citation>Ham, L., Coomer, M. A., and Stumpf, M. P.: The chemical Langevin equation for biochemical systems in dynamic environments,  J. Chem. Phys., 157,  9, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1063/5.0095840" ext-link-type="DOI">10.1063/5.0095840</ext-link> 2022.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx21"><label>Hasselmann(1976)</label><mixed-citation> Hasselmann, K.: Stochastic climate models part I. Theory, Tellus, 28, 473–485, 1976.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx22"><label>Kloeden and Platen(1999)</label><mixed-citation>Kloeden, P. E. and Platen, E.: Numerical Solution of Stochastic Differential Equations, Springer, ISBN 978-3-642-08107-1, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1007/978-3-662-12616-5" ext-link-type="DOI">10.1007/978-3-662-12616-5</ext-link>, 1999.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx23"><label>Lacorata and Vulpiani(2007)</label><mixed-citation>Lacorata, G. and Vulpiani, A.: Fluctuation-Response Relation and modeling in systems with fast and slow dynamics, Nonlin. Processes Geophys., 14, 681–694, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.5194/npg-14-681-2007" ext-link-type="DOI">10.5194/npg-14-681-2007</ext-link>, 2007.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx24"><label>Langevin(1908)</label><mixed-citation> Langevin, P.: Sur la théorie du mouvement brownien, CR Acad. Sci. Paris, 146, 530, 1908.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx25"><label>Lemons and Gythiel(1997)</label><mixed-citation>Lemons, D. S. and Gythiel, A.: Paul Langevin's 1908 paper “On the Theory of Brownian Motion” [Sur la thiorie du mouvement brownien, CR Acad. Sci. (Paris) 146, 530–533 (1908)], Am. J. Phys., 65, 1079–1081, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1119/1.18725" ext-link-type="DOI">10.1119/1.18725</ext-link>, 1997.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx26"><label>Lorente et al.(2022)Lorente, Aguiar, Bendoni, Berta, Brandini, Cáceres-Euse, Capodici, Cianelli, Ciraolo, Corgnati et al.</label><mixed-citation>Lorente, P., Aguiar, E., Bendoni, M., Berta, M., Brandini, C., Cáceres-Euse, A., Capodici, F., Cianelli, D., Ciraolo, G., Corgnati, L., Dadić, V., Doronzo, B., Drago, A., Dumas, D., Falco, P., Fattorini, M., Gauci, A., Gómez, R., Griffa, A., Guérin, C.-A., Hernández-Carrasco, I., Hernández-Lasheras, J., Ličer, M., Magaldi, M. G., Mantovani, C., Mihanović, H., Molcard, A., Mourre, B., Orfila, A., Révelard, A., Reyes, E., Sánchez, J., Saviano, S., Sciascia, R., Taddei, S., Tintoré, J., Toledo, Y., Ursella, L., Uttieri, M., Vilibić, I., Zambianchi, E., and Cardin, V.: Coastal high-frequency radars in the Mediterranean – Part 1: Status of operations and a framework for future development, Ocean Sci., 18, 761–795, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.5194/os-18-761-2022" ext-link-type="DOI">10.5194/os-18-761-2022</ext-link>, 2022.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx27"><label>Lorenz(1996)</label><mixed-citation>Lorenz, E. N.: Predictability: A problem partly solved, in: Proc. Seminar on predictability, vol. 1, Reading, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1017/CBO9780511617652.004" ext-link-type="DOI">10.1017/CBO9780511617652.004</ext-link>, 1996.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx28"><label>Malačič et al.(2001)Malačič, Petelin, Gačić, Artegiani, and Orlić</label><mixed-citation>Malačič, V., Petelin, B., Gačić, M., Artegiani, A., and Orlić, M.: Regional Studies, Springer Netherlands, Dordrecht, 167–216, ISBN 978-94-015-9819-4, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1007/978-94-015-9819-4_6" ext-link-type="DOI">10.1007/978-94-015-9819-4_6</ext-link>, 2001.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx29"><label>OGS et al.(2023)OGS, NIB, ARSO, and ARPAFVG</label><mixed-citation>OGS, NIB, ARSO, and ARPAFVG: HFR-NAdr (High Frequency Radar NAdr network), European HFR-Node [data set], <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.57762/8RRE-0Z07" ext-link-type="DOI">10.57762/8RRE-0Z07</ext-link>, 2023.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx30"><label>Palmer(2019)</label><mixed-citation> Palmer, T.: Stochastic weather and climate models, Nat. Rev. Phys., 1, 463–471, 2019.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx31"><label>Pawlowicz et al.(2002)Pawlowicz, Beardsley, and Lentz</label><mixed-citation> Pawlowicz, R., Beardsley, B., and Lentz, S.: Classical tidal harmonic analysis including error estimates in MATLAB using T_TIDE, Comput. Geosci.s, 28, 929–937, 2002.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx32"><label>Poulain and Raicich(2001)</label><mixed-citation>Poulain, P.-M. and Raicich, F.: Forcings, Springer Netherlands, Dordrecht, 45–65, ISBN 978-94-015-9819-4, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1007/978-94-015-9819-4_2" ext-link-type="DOI">10.1007/978-94-015-9819-4_2</ext-link>, 2001.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx33"><label>Querin et al.(2006)Querin, Crise, Deponte, and Solidoro</label><mixed-citation>Querin, S., Crise, A., Deponte, D., and Solidoro, C.: Numerical study of the role of wind forcing and freshwater buoyancy input on the circulation in a shallow embayment (Gulf of Trieste, Northern Adriatic Sea), J. Geophys. Res.-Oceans, 111, C03S16, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1029/2006JC003611" ext-link-type="DOI">10.1029/2006JC003611</ext-link>, 2006.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx34"><label>Querin et al.(2021)Querin, Cosoli, Gerin, Laurent, Malačič, Pristov, and Poulain</label><mixed-citation>Querin, S., Cosoli, S., Gerin, R., Laurent, C., Malačič, V., Pristov, N., and Poulain, P.-M.: Multi-platform, high-resolution study of a complex coastal system: The TOSCA experiment in the Gulf of Trieste, J. Mar. Sci. Eng., 9, 469, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.3390/jmse9050469" ext-link-type="DOI">10.3390/jmse9050469</ext-link>, 2021.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx35"><label>Reyes Suárez et al.(2022)Reyes Suárez, Tirelli, Ursella, Ličer, Celio, and Cardin</label><mixed-citation>Reyes Suárez, N. C., Tirelli, V., Ursella, L., Ličer, M., Celio, M., and Cardin, V.: Multi-platform study of the extreme bloom of the barrel jellyfish Rhizostoma pulmo (Cnidaria: Scyphozoa) in the northernmost gulf of the Mediterranean Sea (Gulf of Trieste) in April 2021, Ocean Sci., 18, 1321–1337, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.5194/os-18-1321-2022" ext-link-type="DOI">10.5194/os-18-1321-2022</ext-link>, 2022.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx36"><label>Silveira and Aarão Reis(2012)</label><mixed-citation>Silveira, F. A. and Aarão Reis, F. D. A.: Langevin equations for competitive growth models, Phys. Rev. E, 85, 011601, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1103/PhysRevE.85.011601" ext-link-type="DOI">10.1103/PhysRevE.85.011601</ext-link>, 2012. </mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx37"><label>Sura(2013)</label><mixed-citation>Sura, P.: Stochastic Models of Climate Extremes: Theory and Observations, Springer Netherlands, Dordrecht, 181–222, ISBN 978-94-007-4479-0, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1007/978-94-007-4479-0_7" ext-link-type="DOI">10.1007/978-94-007-4479-0_7</ext-link>, 2013.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx38"><label>van den Berk et al.(2021)van den Berk, Drijfhout, and Hazeleger</label><mixed-citation>van den Berk, J., Drijfhout, S., and Hazeleger, W.: Characterisation of Atlantic meridional overturning hysteresis using Langevin dynamics, Earth Syst. Dynam., 12, 69–81, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.5194/esd-12-69-2021" ext-link-type="DOI">10.5194/esd-12-69-2021</ext-link>, 2021.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx39"><label>Wand et al.(2024)Wand, Wiedemann, Harren, and Kamps</label><mixed-citation>Wand, T., Wiedemann, T., Harren, J., and Kamps, O.: Estimating stable fixed points and Langevin potentials for financial dynamics, Phys. Rev. E, 109, 024226, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1103/PhysRevE.109.024226" ext-link-type="DOI">10.1103/PhysRevE.109.024226</ext-link>, 2024.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx40"><label>Wirth(2018)</label><mixed-citation> Wirth, A.: A fluctuation-dissipation relation for the ocean subject to turbulent atmospheric forcing, J. Phys. Oceanogr., 48, 831–843, 2018.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx41"><label>Wirth(2019)</label><mixed-citation>Wirth, A.: On fluctuating momentum exchange in idealised models of air–sea interaction, Nonlinear Processes in Geophysics, 26, 457–477, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.5194/npg-26-457-2019" ext-link-type="DOI">10.5194/npg-26-457-2019</ext-link>, 2019.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx42"><label>Zhai et al.(2012)Zhai, Johnson, Marshall, and Wunsch</label><mixed-citation>Zhai, X., Johnson, H. L., Marshall, D. P., and Wunsch, C.: On the Wind Power Input to the Ocean General Circulation, J.  Phys. Oceanogr., 42, 1357–1365, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1175/JPO-D-12-09.1" ext-link-type="DOI">10.1175/JPO-D-12-09.1</ext-link>, 2012.</mixed-citation></ref>

  </ref-list></back>
    <!--<article-title-html>Comparing an idealized deterministic–stochastic model (SUP model, version 1) of the tide- and wind-driven sea surface currents in the Gulf of Trieste to high-frequency radar observations</article-title-html>
<abstract-html/>
<ref-html id="bib1.bib1"><label>Alberti et al.(2018)Alberti, Consolini, De Michelis, Laurenza, and
Marcucci</label><mixed-citation>
      
Alberti, T., Consolini, G., De Michelis, P., Laurenza, M., and Marcucci, M. F.:
On fast and slow Earth’s magnetospheric dynamics during geomagnetic storms:
a stochastic Langevin approach, J. Space Weather   Space Clim.,
8,  A56, <a href="https://doi.org/10.1051/swsc/2018039" target="_blank">https://doi.org/10.1051/swsc/2018039</a>, 2018.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib2"><label>ARPA FVG(2024)</label><mixed-citation>
      
ARPA FVG (Agenzia regionale per la protezione dell'ambiente del Friuli Venezia Giulia), Landing page, <a href="https://www.arpa.fvg.it" target="_blank"/>,  last access: 29 October 2024

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib3"><label>Baldovin et al.(2018)Baldovin, Puglisi, and Vulpiani</label><mixed-citation>
      
Baldovin, M., Puglisi, A., and Vulpiani, A.: Langevin equation in systems with
also negative temperatures, J. Stat. Mech. Theor.
Exp., 2018, 043207, <a href="https://doi.org/10.1088/1742-5468/aab687" target="_blank">https://doi.org/10.1088/1742-5468/aab687</a>, 2018.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib4"><label>Beck and Cohen(2003)</label><mixed-citation>
      
Beck, C. and Cohen, E. G.: Superstatistics, Physica A, 322, 267–275, 2003.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib5"><label>Beck et al.(2005)Beck, Cohen, and Swinney</label><mixed-citation>
      
Beck, C., Cohen, E. G. D., and Swinney, H. L.: From time series to
superstatistics, Phys. Rev. E, 72, 056133,
<a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevE.72.056133" target="_blank">https://doi.org/10.1103/PhysRevE.72.056133</a>, 2005.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib6"><label>Berglund and Gentz(2002)</label><mixed-citation>
      
Berglund, N. and Gentz, B.: Metastability in simple climate models: pathwise
analysis of slowly driven Langevin equations, Stoch. Dynam., 2,
327–356, 2002.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib7"><label>Brillinger and Stewart(2010)</label><mixed-citation>
      
Brillinger, D. R. and Stewart, B. S.: Stochastic modeling of particle movement
with application to marine biology and oceanography, J. Stat.
Plan. Infer., 140, 3597–3607,
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jspi.2010.04.026" target="_blank">https://doi.org/10.1016/j.jspi.2010.04.026</a>, 2010.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib8"><label>Corgnati et al.(2018)Corgnati, Mantovani, Novellino, Rubio, and
Mader</label><mixed-citation>
      
Corgnati, L., Mantovani, C., Novellino, A., Rubio, A., and Mader, J.:
Recommendation Report 2 on improved common procedures for HFR QC analysis.
JERICO-NEXT WP5-Data Management, Deliverable 5.14, Version 1.0.,
<a href="https://doi.org/10.25607/OBP-944" target="_blank">https://doi.org/10.25607/OBP-944</a>, 2018.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib9"><label>Cosoli et al.(2012)Cosoli, Gačić, and Mazzoldi</label><mixed-citation>
      
Cosoli, S., Gačić, M., and Mazzoldi, A.: Surface current variability
and wind influence in the northeastern Adriatic Sea as observed from
high-frequency (HF) radar measurements, Cont. Shelf Res., 33,
1–13, 2012.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib10"><label>Cosoli et al.(2013)Cosoli, Ličer, Vodopivec, and
Malačič</label><mixed-citation>
      
Cosoli, S., Ličer, M., Vodopivec, M., and Malačič, V.:
Surface circulation in the Gulf of Trieste (northern Adriatic Sea) from
radar, model, and ADCP comparisons, J. Geophys. Res.-Oceans,
118, 6183–6200, 2013.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib11"><label>Einstein(1905)</label><mixed-citation>
      
Einstein, A.: Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme
geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen,
Ann. Phys., 4,  549–560, 1905.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib12"><label>Einstein(1956)</label><mixed-citation>
      
Einstein, A.: Investigations on the Theory of the Brownian Movement, Courier
Corporation, ISBN-13 978-0-486-60304-9,
ISBN-10 0-486-60304-0, 1956.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib13"><label>Flora et al.(2023)Flora, Ursella, and Wirth</label><mixed-citation>
      
Flora, S., Ursella, L., and Wirth, A.: Superstatistical analysis of sea surface currents in the Gulf of Trieste, measured by high-frequency radar, and its relation to wind regimes using the maximum-entropy principle, Nonlin. Processes Geophys., 30, 515–525, <a href="https://doi.org/10.5194/npg-30-515-2023" target="_blank">https://doi.org/10.5194/npg-30-515-2023</a>, 2023.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib14"><label>Flora et al.(2024)Flora, Wirth, and Ursella</label><mixed-citation>
      
Flora, S., Wirth, A., and Ursella, L.: Codes: Comparing an idealized
deterministic-stochastic model (SUP model, version 1) of the tide-and-wind
driven sea surface currents in the Gulf of Trieste to HF Radar observations, Zenodo [code],
<a href="https://doi.org/10.5281/zenodo.14562025" target="_blank">https://doi.org/10.5281/zenodo.14562025</a>, 2024.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib15"><label>Foreman(1978)</label><mixed-citation>
      
Foreman, M.: Manual for Tidal Currents Analysis and Prediction, Pacific Marine
Science Report 78-6, Institute of Ocean Sciences, Patricia Bay, Sidney,
British Columbia, 70, 1978.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib16"><label>Franzke et al.(2005)Franzke, Majda, and Vanden-Eijnden</label><mixed-citation>
      
Franzke, C., Majda, A. J., and Vanden-Eijnden, E.: Low-order stochastic mode
reduction for a realistic barotropic model climate, J.
Atmos. Sci., 62, 1722–1745, 2005.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib17"><label>Franzke et al.(2015)Franzke, O'Kane, Berner, Williams, and
Lucarini</label><mixed-citation>
      
Franzke, C. L., O'Kane, T. J., Berner, J., Williams, P. D., and Lucarini, V.:
Stochastic climate theory and modeling, Wires
Clim. Change, 6, 63–78, 2015.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib18"><label>Goglio(2018)</label><mixed-citation>
      
Goglio, A. C.: Progetto NAUSICA,
<a href="https://www.arpa.fvg.it/export/sites/default/tema/crma/pubblicazioni/docs_pubblicazioni/2018gen01_arpafvg_crma_nausica_rap2018_001.pdf" target="_blank"/> (last access: 29 October 2024),
2018.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib19"><label>Gradshteyn and Ryzhik(2014)</label><mixed-citation>
      
Gradshteyn, I. S. and Ryzhik, I. M.: Table of integrals, series, and products,
Academic press,  ISBN 0-12-294760-6, 2014.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib20"><label>Ham et al.(2022)Ham, Coomer, and Stumpf</label><mixed-citation>
      
Ham, L., Coomer, M. A., and Stumpf, M. P.: The chemical Langevin equation for
biochemical systems in dynamic environments,  J. Chem. Phys.,
157,  9,
<a href="https://doi.org/10.1063/5.0095840" target="_blank">https://doi.org/10.1063/5.0095840</a> 2022.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib21"><label>Hasselmann(1976)</label><mixed-citation>
      
Hasselmann, K.: Stochastic climate models part I. Theory, Tellus, 28, 473–485,
1976.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib22"><label>Kloeden and Platen(1999)</label><mixed-citation>
      
Kloeden, P. E. and Platen, E.: Numerical Solution of Stochastic Differential
Equations, Springer, ISBN 978-3-642-08107-1,
<a href="https://doi.org/10.1007/978-3-662-12616-5" target="_blank">https://doi.org/10.1007/978-3-662-12616-5</a>, 1999.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib23"><label>Lacorata and Vulpiani(2007)</label><mixed-citation>
      
Lacorata, G. and Vulpiani, A.: Fluctuation-Response Relation and modeling in systems with fast and slow dynamics, Nonlin. Processes Geophys., 14, 681–694, <a href="https://doi.org/10.5194/npg-14-681-2007" target="_blank">https://doi.org/10.5194/npg-14-681-2007</a>, 2007.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib24"><label>Langevin(1908)</label><mixed-citation>
      
Langevin, P.: Sur la théorie du mouvement brownien, CR Acad. Sci.
Paris, 146, 530, 1908.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib25"><label>Lemons and Gythiel(1997)</label><mixed-citation>
      
Lemons, D. S. and Gythiel, A.: Paul Langevin's 1908 paper “On the Theory of
Brownian Motion” [Sur la thiorie du mouvement brownien, CR Acad.
Sci. (Paris) 146, 530–533 (1908)], Am. J. Phys., 65,
1079–1081, <a href="https://doi.org/10.1119/1.18725" target="_blank">https://doi.org/10.1119/1.18725</a>, 1997.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib26"><label>Lorente et al.(2022)Lorente, Aguiar, Bendoni, Berta, Brandini,
Cáceres-Euse, Capodici, Cianelli, Ciraolo, Corgnati et al.</label><mixed-citation>
      
Lorente, P., Aguiar, E., Bendoni, M., Berta, M., Brandini, C., Cáceres-Euse, A., Capodici, F., Cianelli, D., Ciraolo, G., Corgnati, L., Dadić, V., Doronzo, B., Drago, A., Dumas, D., Falco, P., Fattorini, M., Gauci, A., Gómez, R., Griffa, A., Guérin, C.-A., Hernández-Carrasco, I., Hernández-Lasheras, J., Ličer, M., Magaldi, M. G., Mantovani, C., Mihanović, H., Molcard, A., Mourre, B., Orfila, A., Révelard, A., Reyes, E., Sánchez, J., Saviano, S., Sciascia, R., Taddei, S., Tintoré, J., Toledo, Y., Ursella, L., Uttieri, M., Vilibić, I., Zambianchi, E., and Cardin, V.: Coastal high-frequency radars in the Mediterranean – Part 1: Status of operations and a framework for future development, Ocean Sci., 18, 761–795, <a href="https://doi.org/10.5194/os-18-761-2022" target="_blank">https://doi.org/10.5194/os-18-761-2022</a>, 2022.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib27"><label>Lorenz(1996)</label><mixed-citation>
      
Lorenz, E. N.: Predictability: A problem partly solved, in: Proc. Seminar on
predictability, vol. 1, Reading, <a href="https://doi.org/10.1017/CBO9780511617652.004" target="_blank">https://doi.org/10.1017/CBO9780511617652.004</a>, 1996.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib28"><label>Malačič et al.(2001)Malačič, Petelin,
Gačić, Artegiani, and Orlić</label><mixed-citation>
      
Malačič, V., Petelin, B., Gačić, M., Artegiani, A., and
Orlić, M.: Regional Studies, Springer Netherlands,
Dordrecht, 167–216, ISBN 978-94-015-9819-4, <a href="https://doi.org/10.1007/978-94-015-9819-4_6" target="_blank">https://doi.org/10.1007/978-94-015-9819-4_6</a>, 2001.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib29"><label>OGS et al.(2023)OGS, NIB, ARSO, and ARPAFVG</label><mixed-citation>
      
OGS, NIB, ARSO, and ARPAFVG: HFR-NAdr (High Frequency Radar NAdr network),
European HFR-Node [data set], <a href="https://doi.org/10.57762/8RRE-0Z07" target="_blank">https://doi.org/10.57762/8RRE-0Z07</a>, 2023.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib30"><label>Palmer(2019)</label><mixed-citation>
      
Palmer, T.: Stochastic weather and climate models, Nat. Rev. Phys., 1,
463–471, 2019.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib31"><label>Pawlowicz et al.(2002)Pawlowicz, Beardsley, and Lentz</label><mixed-citation>
      
Pawlowicz, R., Beardsley, B., and Lentz, S.: Classical tidal harmonic analysis
including error estimates in MATLAB using T_TIDE, Comput. Geosci.s,
28, 929–937, 2002.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib32"><label>Poulain and Raicich(2001)</label><mixed-citation>
      
Poulain, P.-M. and Raicich, F.: Forcings, Springer Netherlands,
Dordrecht, 45–65, ISBN 978-94-015-9819-4, <a href="https://doi.org/10.1007/978-94-015-9819-4_2" target="_blank">https://doi.org/10.1007/978-94-015-9819-4_2</a>, 2001.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib33"><label>Querin et al.(2006)Querin, Crise, Deponte, and Solidoro</label><mixed-citation>
      
Querin, S., Crise, A., Deponte, D., and Solidoro, C.: Numerical study of the
role of wind forcing and freshwater buoyancy input on the circulation in a
shallow embayment (Gulf of Trieste, Northern Adriatic Sea), J.
Geophys. Res.-Oceans, 111, C03S16, <a href="https://doi.org/10.1029/2006JC003611" target="_blank">https://doi.org/10.1029/2006JC003611</a>, 2006.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib34"><label>Querin et al.(2021)Querin, Cosoli, Gerin, Laurent,
Malačič, Pristov, and Poulain</label><mixed-citation>
      
Querin, S., Cosoli, S., Gerin, R., Laurent, C., Malačič, V.,
Pristov, N., and Poulain, P.-M.: Multi-platform, high-resolution study of a
complex coastal system: The TOSCA experiment in the Gulf of Trieste, J.
Mar. Sci. Eng., 9, 469, <a href="https://doi.org/10.3390/jmse9050469" target="_blank">https://doi.org/10.3390/jmse9050469</a>, 2021.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib35"><label>Reyes Suárez et al.(2022)Reyes Suárez, Tirelli, Ursella,
Ličer, Celio, and Cardin</label><mixed-citation>
      
Reyes Suárez, N. C., Tirelli, V., Ursella, L., Ličer, M., Celio, M., and Cardin, V.: Multi-platform study of the extreme bloom of the barrel jellyfish Rhizostoma pulmo (Cnidaria: Scyphozoa) in the northernmost gulf of the Mediterranean Sea (Gulf of Trieste) in April 2021, Ocean Sci., 18, 1321–1337, <a href="https://doi.org/10.5194/os-18-1321-2022" target="_blank">https://doi.org/10.5194/os-18-1321-2022</a>, 2022.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib36"><label>Silveira and Aarão Reis(2012)</label><mixed-citation>
      
Silveira, F. A. and Aarão Reis, F. D. A.: Langevin equations for competitive
growth models, Phys. Rev. E, 85, 011601, <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevE.85.011601" target="_blank">https://doi.org/10.1103/PhysRevE.85.011601</a>,
2012.


    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib37"><label>Sura(2013)</label><mixed-citation>
      
Sura, P.: Stochastic Models of Climate Extremes: Theory and Observations,
Springer Netherlands, Dordrecht, 181–222, ISBN 978-94-007-4479-0,
<a href="https://doi.org/10.1007/978-94-007-4479-0_7" target="_blank">https://doi.org/10.1007/978-94-007-4479-0_7</a>, 2013.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib38"><label>van den Berk et al.(2021)van den Berk, Drijfhout, and
Hazeleger</label><mixed-citation>
      
van den Berk, J., Drijfhout, S., and Hazeleger, W.: Characterisation of Atlantic meridional overturning hysteresis using Langevin dynamics, Earth Syst. Dynam., 12, 69–81, <a href="https://doi.org/10.5194/esd-12-69-2021" target="_blank">https://doi.org/10.5194/esd-12-69-2021</a>, 2021.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib39"><label>Wand et al.(2024)Wand, Wiedemann, Harren, and Kamps</label><mixed-citation>
      
Wand, T., Wiedemann, T., Harren, J., and Kamps, O.: Estimating stable fixed
points and Langevin potentials for financial dynamics, Phys. Rev. E,
109, 024226, <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevE.109.024226" target="_blank">https://doi.org/10.1103/PhysRevE.109.024226</a>, 2024.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib40"><label>Wirth(2018)</label><mixed-citation>
      
Wirth, A.: A fluctuation-dissipation relation for the ocean subject to
turbulent atmospheric forcing, J. Phys. Oceanogr., 48,
831–843, 2018.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib41"><label>Wirth(2019)</label><mixed-citation>
      
Wirth, A.: On fluctuating momentum exchange in idealised models of air–sea
interaction, Nonlinear Processes in Geophysics, 26, 457–477,
<a href="https://doi.org/10.5194/npg-26-457-2019" target="_blank">https://doi.org/10.5194/npg-26-457-2019</a>, 2019.

    </mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib42"><label>Zhai et al.(2012)Zhai, Johnson, Marshall, and Wunsch</label><mixed-citation>
      
Zhai, X., Johnson, H. L., Marshall, D. P., and Wunsch, C.: On the Wind Power
Input to the Ocean General Circulation, J.  Phys. Oceanogr., 42,
1357–1365, <a href="https://doi.org/10.1175/JPO-D-12-09.1" target="_blank">https://doi.org/10.1175/JPO-D-12-09.1</a>, 2012.

    </mixed-citation></ref-html>--></article>
