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Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Une méthode plus robuste pour la résolution des systèmes chimiques Projet ANR SOLSTICE.

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1 Atelier ADOMOCA Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Une méthode plus robuste pour la résolution des systèmes chimiques Projet ANR SOLSTICE

2 Atelier ADOMOCA Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Objectifs et choix de la méthode Objectifs et choix de la méthode Développement de la maquette Développement de la maquette Validation des résultats Validation des résultats Performances Performances

3 Atelier ADOMOCA Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Objectifs et choix de la méthode Améliorations scientifiques de la résolution des problèmes de chimie-transport Améliorations scientifiques de la résolution des problèmes de chimie-transport Problèmes de conservation de la masse Problèmes de conservation de la masse Amélioration des performances sur les calculateurs haute performances (notamment architectures massivement parallèles) Amélioration des performances sur les calculateurs haute performances (notamment architectures massivement parallèles) Meilleure lisibilité des codes Meilleure lisibilité des codes

4 Atelier ADOMOCA Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Schéma de principe de la résolution du problème de chimie transport dans Mocage Objectifs et choix de la méthode Calcul des termes de destruction et production des espèces chimiques Evolution temporelle des espèces (Schéma semi implicite linéarisé) Conservation de la masse … Transport semi lagrangien Boucle temporelle 1) Schéma semi implicite non conservatif mécanisme de conservation de la masse par « familles » despèces chimiques. Difficile à mettre en œuvre pour des espèces chimiques appartenant à plusieurs familles. Aspect « bricolage » de la méthode. 2) Pas de temps très court pour la chimie par rapport au transport.

5 Atelier ADOMOCA Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Choix dune méthode qui soit conservative et qui permette dutiliser des pas de temps plus longs Méthode retenue : Schéma semi implicite symétrique Cas général : N espèces chimiques J 1 à J N I réactions du type : Evolution des concentrations des espèces : Objectifs et choix de la méthode

6 Atelier ADOMOCA Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Objectifs et choix de la méthode Discrétisation : Soit : Système linéaire à résoudre !!!

7 Atelier ADOMOCA Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Généralisation aux I réactions pour les N espèces Objectifs et choix de la méthode M : Matrice carrée Nb esp * Nb esp, relativement creuse C t : Vecteur des concentrations des espèces au temps t C t+1 : Vecteur des concentrations des espèces au temps t+1

8 Atelier ADOMOCA Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Développement de la maquette Description de la maquette à 2 dimensions: Dimension de la grille : Nlat=21 Nlon=63 21 espèces, 60 réactions, niveau 50hPa, T=230K: O(1d), O(3p),O3 N, NO, NO2, NO3, N2O5, HO2NO2, HNO3 H, OH, HO2, H2O2, H2, H2O CH4, CH2O, CH3,CH3O,CO + Conservation des espèces (familles) Ox= O(1d) + O(3p) + O3 HOx = H + OH + HO2 + 2 H2O2 NOx = NO + NO2 NOy = N + NO + NO2 + NO3 + 2 N2O5

9 Atelier ADOMOCA Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Développement de la maquette. Simulation du cycle diurne par une rotation solide sur 24 h. Advection Nord-Sud par dépression/anticyclone (schéma différences finies en divergence de flux)

10 Atelier ADOMOCA Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Développement de la maquette Structure de la matrice Densité 25%

11 Atelier ADOMOCA Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Validation des résultats

12 Atelier ADOMOCA Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Validation des résultats

13 Atelier ADOMOCA Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Tests actuels sur le pas de temps : Tests actuels sur le pas de temps :. Schéma semi implicite linéarisé dans la maquette : environ 4 minutes. Schéma semi implicite symétrique stable pour dt=15 minutes. Gain de temps évident Gain de temps évident Utilisation de routines de résolution de systèmes linéaires optimisées (bibliothèque Lapack) Utilisation de routines de résolution de systèmes linéaires optimisées (bibliothèque Lapack) Simplicité et portabilité Simplicité et portabilité Résolution indépendante du point de grille Résolution indépendante du point de grille Parallélisation efficace Parallélisation efficace Routine de remplissage de la matrice compacte, lisible et intuitive Routine de remplissage de la matrice compacte, lisible et intuitive Peu de sources derreur Peu de sources derreurPerformances

14 Atelier ADOMOCA Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle Les pistes damélioration du moment … Temps passé dans le remplissage de la matrice > Temps de résolution du système linéaire !!! Temps passé dans le remplissage de la matrice > Temps de résolution du système linéaire !!! Problème dadressage indirect lors du remplissage de la matrice Problème dadressage indirect lors du remplissage de la matrice Différentes méthodes de parallélisation à tester Différentes méthodes de parallélisation à testerPerformances


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