Observatoires virtuels: (i) cas d'étude (ii) situation internationale (iii) projets à venir Jacquey, C., N. André, V. Génot, B. Cecconi, J. Aboudarham, K. Bocchialini, F. Paletou, B. Lavraud, M. Gangloff, G. Chanteur, C. Harvey Atelier PNST, 27 Mars 2008

Conclusions (extrait planche de Karine) Forte croissance du volume, de la diversité et de la complexité des données Développement des simulations Progrès rapides des technologies informatiques L’Observatoire Virtuel est l’outil de demain Pour servir la communauté du PNST, les 3 centres/services de données - s’impliquent fortement dans le développement des outils, des services et des observatoires virtuels; travaillent ensemble et portent ou participent ensemble à des projets internationaux, Européens (FP6, FP7)

Héliosphère, relation Soleil-Terre, Météorologie de l’espace

Around the Earth: ACE, WIND THEMIS, CLUSTER, GEOTAIL, … Messenger VEX MEX Ulysses STEREO A and B Around the Earth: ACE, WIND THEMIS, CLUSTER, GEOTAIL, … shock Compressed solar wind Energetic particles ejecta August 15, 2007 Ex.: Prangé et al., Nature, 2004

Observatoire héliosphérique: propagation des CME, CIR, relation Soleil-Terre Continuous solar observations: SOHO, STEREO, SOLAR-B, RHESSI, Ground observatories Constellation of probes distributed at large scale : Heliospheric probes: STEREO-A/B, ULYSSES, VOYAGER Planetary probes: MESSENGER, VEX, MEX, MGS, CASSINI Constellation of probes distributed at medium scale around the Earth orbit: ACE, WIND, THEMIS, GOES, GEOTAIL, CLUSTER, LANL Two sub-constellations in small scale cluster configuration THEMIS, CLUSTER, + detailed earth-ionosphere data + astronomical observations (aurora)

Magnétosphère

P1 P2 P3 P4 GOES-12 P5 Geotail GOES-11 CLUSTER POLAR

Planétologie/Plasmas

Planetary space weather Exemples: Reconfiguration magnétique de la magnétosphère de Saturne (cf. Planche N. André) Comète Holmes (cf poster N. André) 17P/Holmes

Challenges of a VO of planetology (1)

Challenges of a VO of planetology (2) Type of ressources (data, services, tools, …): Plasmas, E-B fields Neutral (atmosphere, exosphere, other..) Dust, Rings Small bodies Planetary surface, volcanism, … Solar observations … Models, simulation codes Data analysis tools Data treatment tools Study types: Case studies Statistical/systematical studies Simulation Theory Fields Plasma Comparative studies Heliophysics studies Global (inter-nodes) planetary studies Two levels: Intra-thematics: only dealing with plasma ressources, BUT, interacting with other plasma Vos (HELIO, US-VOs) Inter-thematics: exchanging ressources with different thematics the Big Challenge… and a strong justification of a planetary VO

Observatoires virtuels

Observatoire Virtuel Besoins (croîssant) de la communauté: D’exploiter de multiples jeux de données d’origine et de nature diverses D’exploiter des données en masse D’exploiter des résultats de simulation/modélisation De disposer de services de recherche, de visualisations, d’exploitation, … Standardisation, automatisation Évolution en cours: les Observatoires Virtuels

OV dans le monde (domaine du PNST) VSO VHO VSTO VSPO VMO(U) VMO(G) VitMO ViRBO EGSO HELIO-2 EUROPLANET/IDIS …? Cf. Harvey et al., 2008

Fédération de centres de données ou de services Nécessite de mettre au point une langue commune pour décrire les données de façon interprétable par les machines Pour les plasmas: SPASE En astronomie: IVOA

Collaboration CDPP, CAA, CL, QSAS Un bébé OV Concept d’échange de tables d’événements et d’objets de données, Génot et al., 2007 Point central dans V(HO)2, HELIO et HELIO-2

CU-1 (magnétosphère): caractérisation du courant à travers la queue avec CLUSTER Based on CLUSTER data when it encircles the neutral sheet. Current density, profile, gradient Thickness, location, motion Distribution function (i+ and e-), flows, … Turbulence/wave level and spectra … Influence factor: Solar Wind pressure IMF Geomagnetic activity: State of the ionosphere. Oxygen abundance Ring current intensity

Use Case: the main steps Selection of the periods of NS encircling condition AMDA Selection of the periods of NS encircling condition Access and extraction of modelisation or simulation data (Tsyganenko, CCMC, …) Access and extraction of ground (AE, AL, SYM, DST) data of ACE/WIND/GEOTAIL Interplanetary data CDAWeb, CDPP, AMDA, DARTS, … Access and extraction of ground (AE, AL, SYM, DST) data Formatting Generic tools CL, QSAS or AMDA Generic tools Access and extraction of CLUSTER data Access and extraction of CLUSTER data Data merging Specific tools Specific tools CL Access and extraction of ACE/WIND/GEOTAIL Interplanetary data Time shifting User tools Results Catalogues Maps Models Basic treatments CAA

Creation of time-tables on AMDA/CDPP TT1, time-table listing the periods when the conditions are fulfilled TT2, extended time-table

First step: producing sub-databases corresponding to the time-tables CAA Validated high resolution CLUSTER data AMDA Automated search Visual search  Time-Tables Time-Tables Other? CDAWeb DARTS CDPP/CESR THEMIS database SSL Time-Tables Data, parameters Data, parameters Standardised sub-databases User tools QSAS CL

Step 2: catalogues AMDA, SSCWeb or other services CAA, CDAweb, CDPP or other data centres QSAS, CL, AMDA or other tools T_Start T_End P1 … PN Q1 QM

Future: Archiving the catalogues for availability to the community CDPP CDAweb DARTS USER Catalogues and associated tools available at the data centres Time-table: T1 – T2 …. AMDA Computation of P1, ..,PN CAA Catalogue: T1, T2, P1, …, PN USER Sub-database QSAS or CL Catalogue: T1, T2, P1, …, PN, Q1, …,QN

CDPP MEDOC BASS2000 CDPP CDPP Time tools Time tools SOL/tools PLAS Virtual Heliophysics Monitor General functions CDPP X-ray GOES CDPP BASS2000 Time tools Time tools CDPP SOL/tools PLAS tools BASS2000 MEDOC SOL/Workspace/Composer PLAS/Workspace/Composer

FP7: HELIO-2  4-D Heliosphere Relation soleil-terre Données solaires spatiales Outils et services: Propagation Reconnaissance de forme Visualisation Recherche automatisée …. Données solaires sol Données plasmas In situ  4-D Heliosphere Relation soleil-terre Planetary Space weather Données planéto-plasmas

FP7: EUROPLANET/IDIS IDIS Surface/ Interiors Plasmas Small bodies Atmosphere Quelle langage commun? IVOA-modifié, SPASE-modifié? CDPP: leader de la tache: “définition du modèle de données”.

En Europe? Un OV magnétosphère? Un OV Ionosphere/thermosphere ? Un OV magnétosphère/Ionosphere/thermosphere ? Un OV “space weather”?

Conclusions (extrait planche de Karine) Forte croissance du volume, de la diversité et de la complexité des données Développement des simulations Progrès rapides des technologies informatiques L’Observatoire Virtuel est l’outil de demain Pour servir la communauté du PNST, les 3 centres/services de données - s’impliquent fortement dans le développement des outils, des services et des observatoires virtuels; travaillent ensemble et portent ou participent ensemble à des projets internationaux, Européens (FP6, FP7)

Etudes pour la météorologie de l’espace Atmosphère Contrôle satellites GPS… Météorologie de l’espace Surface et couronne solaires Planétos- plasmas Magnétosphère Ionosphère Modélisation Simulation Héliosphère Astro: Vis, UV Radio

Construction d’un OV: mode d’emploi Analyse de cas d’utilisation (scénarii d’études) Identification et hierarchisation des besoins des utilisateurs Spécification du système à développer Défintion d’un “modèle de données”, i.e., une langue commune pour décrire les données Protocoles d’échanges et d’accès Outils et services

Use Case: the main steps Selection of the periods of NS encircling condition Selection of the periods of NS encircling condition AMDA Access and extraction of modelisation or simulation data (Tsyganenko, CCMC, …) Data search Access and extraction of ground (AE, AL, SYM, DST) data of ACE/WIND/GEOTAIL Interplanetary data CDAWeb, CDPP, AMDA, DARTS, … Access and extraction of ground (AE, AL, SYM, DST) data Formatting Generic tools CL, QSAS or AMDA Generic tools Access and extraction of CLUSTER data Access and extraction of CLUSTER data Data merging Specific tools CL Specific tools Access and extraction of ACE/WIND/GEOTAIL Interplanetary data Time shifting User tools Results Catalogues Maps Models Basic treatments CAA

User requirements and basic specification Finding the period of interests  tool for searching events Finding the data of interest for the periods of the interest  search engine, standardisation of the data description Extracting the data  data access and extract system, standardisation of the data description Finding and accessing to the data documentation  documentation access and extract system, standardisation of the documentation description Making the data ready for combined use  TOOLS: formatting, projection, SW propagation, coordinate transform,… Exploiting the data with generic tools  standardisation (optionally on the fly) of the data Exploiting the data with specific tools Comparing to model or simulation results  interface obs./simu

Science Case: study and characterisation of the local properties of the cross-tail current Based on CLUSTER data when it encircles the neutral sheet. Current density, profile, gradient Thickness, location, motion Distribution function (i+ and e-), flows, … Turbulence/wave level and spectra … Influence factor: Solar Wind pressure IMF Geomagnetic activity: State of the ionosphere. Oxygen abundance Ring current intensity

Challenges of a VO of planetology (2) Type of ressources (data, services, tools, …): Plasmas, E-B fields Neutral (atmosphere, exosphere, other..) Dust, Rings Small bodies Planetary surface, volcanism, … Solar observations … Models, simulation codes Data analysis tools Data treatment tools Study types: Case studies Statistical/systematical studies Simulation Theory Fields Plasma Comparative studies Heliophysics studies Global (inter-nodes) planetary studies Two levels: Intra-thematics: only dealing with plasma ressources, BUT, interacting with other plasma Vos (HELIO, US-VOs) Inter-thematics: exchanging ressources with different thematics the Big Challenge… and a strong justification of a planetary VO

Cas d’utilisation Un cas d’étude scientifique ex. Caractérisation du courant à travers la queue, propagation des CME, disruption de queue de comète, reconfiguration magnétique à Saturne, … Cas d’utilisation = scénarii d’études  Analyse des besoins Comment le chercheur procède t’il? De quelle ressources a t’il besoin? De quels outils, modèles, etc…? Quelles étapes sont “stérilement” coûteuses en temps et en sueur? Identification et hierarchisation des besoins des utilisateurs Spécifications du système à développer

Requirements for Heliophysics, Sun-Earth relationships, space weather studies Acces to heliospheric model results Tools for predicting disturbance propagation in the heliosphere Access to solar catalogues … Need of

Situation in Europe Data centre in France

Around the Earth: ACE, WIND THEMIS, CLUSTER, GEOTAIL, … August 15, 2007 Messenger ejecta MEX VEX STEREO A and B Compressed solar wind shock Energetic particles Ulysses Around the Earth: ACE, WIND THEMIS, CLUSTER, GEOTAIL, …