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- Rencontres Scientifiques France Grilles 2011 - 1 Access climate data in ESG from the EGI infrastructure Denvil Sébastien (1), Déandreis Céline (1), Raciazek.

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1 - Rencontres Scientifiques France Grilles Access climate data in ESG from the EGI infrastructure Denvil Sébastien (1), Déandreis Céline (1), Raciazek Jérôme (1), Petitdidier Monique (1), Gemünd André, Schwichtenberg Horst (1) Institut Pierre Simon Laplace (IPSL)

2 - Rencontres Scientifiques France Grilles D'un projet CMIP à l'autre, d'un rapport du GIEC à l'autre CMIP3, IPCC-AR4 (2007) 20 groupes de modélisation 10 expériences => Énorme succès de la base de données multi-modèles => Changement de paradigme: analyse multi-modèles => Utilisation au delà de la communauté des « climatologues » CMIP5, IPCC-AR5 (2013) 20+ groupes de modélisation 80+ expériences => Des simulations « centennales » variées: 20 et 21 è siècles (historiques + scénarios futurs) paléoclimat, dernier millénaire... SST forcée (AMIP, Chimie-Climat, très haute résolution...) => Des modèles de complexités différentes: Modèle climatique physique (AOGCM) Modèles avec cycle biogéochimique (modèle système Terre) Configurations idéalisées (aquaplanette,...) => Des simulations décennales

3 - Rencontres Scientifiques France Grilles Simulations proposées par CMIP-5 pour la préparation du 5 e rapport du GIEC Long terme (centennal)Court terme (décennal) Évaluation Obs. Scénarios futurs Compréhension Analyse de forçages et des réponse

4 - Rencontres Scientifiques France Grilles Simulations centennales proposées par CMIP-5 pour la préparation du 5 e rapport du GIEC Paléo- climats Sensibilité climatique et rétroactions des nuages Couplage climat- carbone Chimie et aérosols Estimation des forçages radiatifs Évolution du climat au 20e siècle Évolution du climat au 21e siècle Climat-carbone ( C4MIP, P. Friedlingstein) Nuages (CFMIP, S. Bony) Paléoclimat (PMIP P. Braconnot) Aérosols (AEROCOM, M. Schultz) Emissions (GEIA, C. Granier) Ozone (CCMVal, S. Bekki) Thématiques d'intérêt pour l'IPSL Climat-carbone ( C4MIP) Nuages (CFMIP) Paléoclimat (PMIP) Aérosols (AEROCOM) Emissions (GEIA) Ozone (CCMVal)

5 - Rencontres Scientifiques France Grilles Modèles de l'IPSL pour CMIP5 Chimie tropo & aérosols (INCA) Ozone starto. (Reprobus) Émissions autres que CO 2 Volcans Insolation Atmosphère (LMDZ) Continent (Orchidée) Coupleur (OASIS) Océan (Nemo) Glace de mer (LIM) Modèle du système Terre (ESM) Climat Physique - Transport Conditions aux limites Carbone / CO 2 (Orchidée, Pisces) Utilisation des sols Biogéochimie Émissions CO 2 Autres GES Composition CO 2 O 3 aéro- sols Descente déchelles régionales : Statistique (moins coûteux en CPU) Dynamique (coûteux en CPU)

6 - Rencontres Scientifiques France Grilles ExperimentSimulation Input: Coupling Output: Data Model Requirement 1..* Conformance 0..* Software Component Name Properties Description Coupling Framework 0..1 Parent 0..* Child Lactivité de modélisation du climat WhatWhyHow

7 - Rencontres Scientifiques France Grilles Évolution future du climat: Nouveaux scénarios Scénarios définis en termes de forçage radiatif Travail en parallèle des communautés« climat » et « socio-économique » Scénarios futurs peuvent inclure des politiques de contrôle des perturbations anthropiques Un scénario pour limiter le réchauffement à 2°C environ RCP 8.5 RCP 6 RCP 4.5 RCP3-PD Forçage radiatifConcentration de CO 2

8 - Rencontres Scientifiques France Grilles IPSL CNRM EC-EARTH CMCC EU FP7 : IS-ENES & METAFOR Distributed : 3.3 Pb Earth System Grid Adapted from Taylor, WGCM, 2010

9 - Rencontres Scientifiques France Grilles https://prodiguer.ipsl.fr/

10 - Rencontres Scientifiques France Grilles https://prodiguer.ipsl.fr/

11 - Rencontres Scientifiques France Grilles Lobjet Une façon de traiter la sensibilité des extrêmes au changement climatique est de considérer des évènements dits sévères plutôt quextrêmes. Ces évènements sévères, sils représentent des conditions éloignées du climat moyen, ont lavantage de se produire plus souvent que les évènements extrêmes. Le terme extrême désignera les évènements sévères du système climatique. Cest le parti pris du projet STARDEX (STAtistical and Regional dynamical Downscaling of EXtremes for European regions) 100 indices associés à des conditions sévères de température et de précipitation. Biais annuel moyen de lécart intrajournalier de température (DTR = Tmax – Tmin) pour les modèles de lIPSL et du CNRM par rapport aux réanalyses ERA40 ( ) Les points de grille grisés correspondent aux valeurs non statistiquement significatives au seuil de 95% (obtenues par bootstrap)

12 - Rencontres Scientifiques France Grilles Méthodes de correction (1) Un modèle de climat simplifie une réalité complexe et ne représente pas exactement un échantillon de données observées. Données quotidiennes (des températures minimales, maximales, moyennes et des cumuls de précipitation). Déqué (2007) : cinq techniques qui corrigent les biais systématiques des modèles à partir dobservation ; en particulier la méthode de corrections quantile-quantile Construire une table de correction avec les 99 centiles des deux distributions (période commune) Pour chaque modèle, variable, saison et point de grille. Interpolation linéaire entre deux centiles. La fonction densité de probabilité des données simulées est ainsi modifiée

13 - Rencontres Scientifiques France Grilles Correspondance entre les distributions des réanalyses NCEP et des données simulées (IPSL en rouge et CNRM en bleu) pour les températures moyennes (Tmoyen) et lamplitude diurne de température (DTR). Point de grille Parisien sur la période La droite en trait plein correspond à une représentation parfaite de la réalité par le modèle. Les tronçons de courbe en dessous (au dessus) de cette droite correspondent à une surestimation (sous-estimation) du modèle Hiver Eté Méthodes de correction (2)

14 - Rencontres Scientifiques France Grilles La démarche Le BUT : création dun jeu de données uniques Indices climatique calibrées par des jeux dobservations Traitement de lensemble de larchive CMIP5 pour les simulations non corrigées pour les simulations corrigées Associés à des valeurs de significativité statistique de leur tendance. Vérifier la sensibilité de la significativité des tendances à la méthode de correction (avec/sans correction, fonction du jeu dobservation) Jeux de données utiles pour nourrir les modèles d'impact sensibles aux valeurs de seuil La correction ne réduit pas, et peut augmenter l'incertitude sur les projections climatiques L'utilisation de plusieurs modèles et de plusieurs scénarios est la technique appropriée pour faire face à l'incertitude

15 - Rencontres Scientifiques France Grilles Les amplitudes diurnes de température Correction quantile-quantile des écarts intra-journaliers de température (DTR) Simulés par le modèle du CNRM Calibré par les observations du Hadley Center. Les distributions comparées observées (courbes noires) (courbes bleues) (courbes rouges) avant correction (trait plein) après correction (trait hachuré) Surestimation de la fréquence des faibles amplitudes diurnes

16 - Rencontres Scientifiques France Grilles Etat des lieux Le CODE STRDX, est un code parallèle (MPI) écrit en fortran90 Application « data intensive » porté sur la grille Pour CMIP5 elle cumulera 10 To de données en entrée et en produira 12 To 600 jobs ; job de 2 heures, 16 processeurs et manipulant 37 Go. Système de compilation automatisé de lIPSL, modifié pour son utilisation sur la grille. Bibliothèques (netCDF, PnetCDF et IOIPSL) installées dans lespace « logiciel » de la VO ESR. Le CONTEXTE grille Ce travail soutient les objectifs de l'activité SA3.6 WP6 du projet EGI-Inspire, permettre l'utilisation de EGI dans le domaine des Sciences de la Planète (ES).

17 - Rencontres Scientifiques France Grilles Interopérabilité de système: authentification/autorisation Cf dans la Session EGI TF Data Management Workshop: Earth System Grid (ESG) and EGI interoperability. Raciazek J. IPSL. https://www.egi.eu/indico/contributionDisplay.py?contribId=278&confId=452 Federated Identity Systems for Scientific Collaborations https://indico.cern.ch/event/ workshop: 9-10 June 2011, CERN - workshop: 2-3 November 2011, RAL, UK

18 - Rencontres Scientifiques France Grilles Mesure de lincertitude pour le DTR Europe du Nord, Europe de lEst et de lOuest, Chine Orientale, et Plateau Tibétain Périodes , , Chaque « boite à moustache » représente, pour une période, une région et une saison données, la dispersion totale des résultats (minimum et maximum), le 25ème et 75ème percentiles valeur médiane (en trait), la valeur moyenne (en cercle).

19 - Rencontres Scientifiques France Grilles Perspectives CMIP à 10 ans

20 - Rencontres Scientifiques France Grilles SI prefixNamePower of 10 or 2Status kkilothousand Count on fingers M mega G giga T tera P peta E exa Z zetta Y yotta million billion trillion quadrillion quintillion sextillion septillion Trivial Small Real Challenging Aspirational Wacko Science fiction Stuart Feldman, Google


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