Le soutien opérationnel en océanographie pour la défense : les outils

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1 Le soutien opérationnel en océanographie pour la défense : les outils
IEF Mathilde FAILLOT

2 Les outils à court et moyen terme
Les outils actuels : SOAP-3 PREVAG Les outils à court et moyen terme SOAP-3 / PREVAG Chaine HYCOM OPS Virtualisation Le outils avant GEODE4D SOAP-3.5

3 Les outils actuels : SOAP-3 PREVAG

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5 SOAP-3 : « Carte d’identité »
« Nom - Prénom » : « Age » : « Qualité » : « Profession  » : « Signes particuliers  » : SOAP-3 ~ 5 ans Système de production d’information océanographique et acoustique à finalité militaire Satisfaire le besoin opérationnel sur la description de l’état physique de l’océan pour les opérations militaires dans le domaine de la lutte anti-sous marine. Outil unique intégré de production, exploitation et expertise Système ouvert et modulaire

6 Le système SOAP-3 SOAP-3 : outil de production d’information océanographique et acoustique à plus-value militaire Acquérir Recueillir tous les informations nécessaires (Modéliser) Opérationnaliser et automatiser la mise en œuvre des modèles Fabriquer Produire de la valeur ajoutée militaire mettre en œuvre les chaînes de production vérifier la production Qualifier qualifier les modèles et les produits Servir préparer les commandes

7 Modélisation météorologique Modélisation océanographique
SOAP-3 : “Acquérir…” Modélisation météorologique Acquisition Contrôle Vérification Pré-traitement Observations Modélisation océanographique recueillir les informations nécessaires à la production statiques prévision MTO ou océanog. climatologiques observations : satellites in-situ

8 SOAP-3 : “Acquérir…” ACVP (Acquisition, Contrôle, Vérification, Pré-traitement) Acquisition Programmation de fiches d’acquisition (IAA, FTP, transmet) Délégation aux outils communs CISMF Contrôle Taille, intégrité du fichier Cohérence requête - demande Vérification Validité physique Comparaison à la climatologie (cas des observations in-situ par exemple) Pré-traitement Calcul de grandeurs géophysiques SST pour données satellitaires Mise au format SOAP-3

9 SOAP-3 : “Acquérir” ACVP (Acquisition, Contrôle, Validation, Pré-traitement) Nature des Données Statistiques (produits GM) Climatologie (Levitus, Medatlas) Bathymétrie Sédimentologie Observations satellitaires SST Altimétrie Couleur de l’eau / transparence Observations in situ Débit Fluviaux Profils hydrologiques Modèles Météorologiques Modèles Océanographiques Externes : Mercator, HYCOM US Internes : HYCOM

10 SOAP-3 : “Modéliser…” Modélisation hydrodynamique 3D
Exploitation de modèles externes configuration Haute Résolution (HR) 1/12 de degré (5 MN) / 50 niveaux mise à jour quotidienne des forçages météorologiques en zones primordiales ATLN ATLEQ MED configuration Moyenne Résolution (MR) 1/4 de degré (15 MN) / 50 niveaux mise à jour quotidienne des forçages en zones importantes IND PACSO GDNORD ATLS

11 SOAP-3 : “Modéliser…” Modélisation bruit ambiant
Capacité multi-modèle (cf. météorologie) exploiter les informations d’autres systèmes opérationnels Modélisation bruit ambiant Prévision BA omni-directionnel BdD de bruit de traffic (18 fréquences, niveaux) Prévision de la composante météo Vent - état de mer profil hydrologique pou propagation acoustique

12 SOAP-3 : “Fabriquer…” Calcul des produits à plus-value militaire :
Produits bruts T, S et C horizontal maps Collectif profil observés et prévus Produits natifs Chenal de surface, Imin Cel, etc… Produits acoustiques géométriques (CZD, CZW) Produits analysés Produits acoustiques (matrices de perte, portée directe…) Produits d’aide à la décision (CSEX, REFLEX, transit, EAM)

13 SOAP-3 : “Fabriquer…” Produits d’expertise
Carte de synthèse d’activité moyenne échelle (CSAME) Analyses de fronts thermiques Bulletin océanographiques (BUOC) acoustiques (BUAC)

14 SOAP-3 : “Qualifier…” …dans le tempo de la production
OSTIA SOAP / Mercator SST au 01/03/2011. SOAP / Hycom …dans le tempo de la production Inter-comparaisons multi-modèle quand disponibles Comparaisons aux données satellites paramètres de surface ou intégré Comparaisons aux observations in-situ ponctuel peu nombreuses au quotidien Commentaires qualif boucle courte Gyre Ouest d’Alboran mieux positionné dans HYCOM Front d’Almeira-Oran n’apparaît pas clairement dans HYCOM (flux ?)

15 SOAP-3 : “Qualifier…” …suivi de performance
Statistiques hebdomadaires et mensuelles Comparisons Model vs model ou Model versus climatologie Etudes de cas

16 SOAP-3 : “Piloter…” Construire les chaînes de production
séquencement des tâches chronologie des tâches paramétrisation des tâches Programmer la production activation des chaînes scenarios de production en routine quotidiens et hebdomadaires Superviser la production Alerte scénarios dégradés Fiabiliser la production 7 jours / jours / an

17 SOAP-3 : “Servir…” Préparer les commandes retaillage
mise en forme  contraintes SIC formatage Nombreux clients / jour ~100 produits / jour en moyenne

18 SOAP-3 : système opérationnel du CFuD pour le soutien défense
- Installé sur Linux Centos 5.5 sur des machines type serveurs avec une architecture client / serveur - Installé sur le réseau CISMF Opéré par le CFuD Adminisitré  par le CISMF Déployé sur le réseau NP et CD du CISMF Réseau CISMF CD Réseau CISMF NP Moyen de diffusion CISMF Réseau SOAP Réseau SOAP

19 SOAP-3 : système opérationnel du CFuD pour le soutien défense
FAITS MARQUANTS SOAP-3 : Assure la capacité de post-production océanographique hauturière à valeur ajoutée pour la Marine Est opéré par du personnel SHOM sur un réseau CISMF S’appuie sur des prévisions de modèles océanographiques externes => ne contient pas de capacité de modélisation océanographique Nécessité des observations pour valider l’ensemble de la production MCO terminé

20 Système PREVAG

21 Système PREVAG Système PREVAG : outil de prévision des d’états de mer (EdM) du large au très côtier Acquérir Bathymétrie Forçages : MTO + marée Délégation à SOAP pour données éphémères modéliser Construire un chaîne de modélisation dédiée Emboîtement de modèle (qqs km  10aine m) Conditions aux frontières fabriquer / exploiter Calcul des produits Visualisation / vérification des résultats Mise en œuvre des modèles Calcul de prévision servir Export image => bulletin Organisation renforcée

22 PREVAG : “Acquérir…” Vent Marée Météo France :
Modèle ARPEGE, grilles GLOB05 et EURAT01; Modèle AROME, grille FRANGP0025 (haute résolution) ECMWF (centre européen) : Modèle CEP, grille GLOB0125 Marée Prédiction SHOM (MARMONDE) mesures in-situ

23 PREVAG : “Acquérir…” Courants de marée Bathymétrie
atlas des courants de marée : Atlantique Manche mesures in-situ Bathymétrie BDBS (base de données bathymétriques du SHOM) Levés sur zones de déploiement (REA) Gebco, ETOPO

24 PREVAG : “Modéliser…” Construire une chaîne du large à la côte
Noyaux de modélisation Wave Watch 3 NOAA zones globales et régionales (grands fonds) jusqu'à la plage SWAN Univ. Delft Déferlement “Forçages” Conditions aux frontières Vent Glaces Marée : hauteur et courants bathymétrie

25 PREVAG : “Modéliser…” (WWIII + SWAN)

26 PREVAG : “Modéliser…” Grilles / Cdts aux frontières MFWAM MFWAM PREVAG

27 PREVAG : “Fabriquer…” Paramètres calculés (Forçages)
hauteur significative longueur d’onde période pic partitionnement des états de mer direction critère de déferlement probabilité de déferlement (Forçages) bathymétrie vent à 10 m courants de marée marée

28 PREVAG : “Fabriquer…” Séries temporelles

29 PREVAG : “Fabriquer…” Spectres

30 PREVAG : “Fabriquer…” Partitionnement des différentes composantes d’état de mer : mer du vent ; houle primaire ; houle secondaire.

31 PREVAG : “Fabriquer…” Profils de plages Hauteur Significative
probabilité de déferlement (pourcentage des vagues qui déferlent)

32 PREVAG : “Servir …” Runs Diffusions de Bulletins
deux runs par jours : 00h00 et 12h00 00h00 pour les bulletins 12h00 pour les sauvegardes Diffusions de Bulletins Bulletins d’état major : cartes 2D présentant l’évolution de la hauteur significative (Hs) sur zone évolution temporelle de la Hs sur les sites de plageage Comparaison avec les données in situ (si disponibles) / analyse (commentaires) Bulletins spécialisés: cartes 2D présentant la Hs sur les 3 prochains jours (éch toutes les 3h) spectres d’énergie et évolution temporelle de la Hs au niveau des sites de plageage évolution de la Hs le long du profil de plage (si la résolution de la bathymétrie est suffisante)

33 Prevag : système opérationnel du CFuD pour le soutien défense en prévisions d’état de mer côtier
Installé sur Linux Centos 5.5 sur une machine type serveur Installé sur le réseau CISMF Opéré par le CFuD Adminisitré  par le CISMF Déployé sur le réseau CD du CISMF Réseau CISMF CD Réseau CISMF NP Moyen de diffusion CISMF Données Météo Données Météo Réseau SOAP PREVAG Réseau SOAP

34 Prevag : système opérationnel du CFuD pour le soutien défense en prévisions d’état de mer côtier
FAITS MARQUANTS PREVAG: Assure la capacité de prévision et post-production à valeur ajoutée, d’informations côtière d’état de mer pour la Marine Est opéré par du personnel SHOM sur un réseau CISMF Contient une capacité interne de modélisation WaveWatchIII et SWAN Gestion de modèles emboités N’est pas inclus dans SOAP-3 Nécessité des observations pour valider l’ensemble de la production MCO en cours jusqu’en 2017

35 Les outils à court terme:
SOAP-3 PREVAG Chaine HYCOM OPS Virtualisation

36 Système HYCOM OPS

37 HYCOM OPS: capacité opérationnelle du SHOM de modélisation hydrodynamique régionale
Système HYCOM OPS: outil de prévision régionale hydrodynamique Sur réseau SHOM Acquérir Forçages méteo Délégation à SOAP-3 Forcages océanograpiques / frontières ouvertes Débits fluviaux modéliser Configuration spécifique Manche Gascogne Configuration spécifique Méditerranée fabriquer Prevision de température, salinité, ssh u et v Matrice 3D servir Data.shom.fr -> soutien civil SOAP-3 -> soutien défense

38 HYCOM OPS : “Acquérir…”
Vent Météo France : Modèle ARPEGE EURAT01; Frontières ouvertes Mercator-Ocean: Modèle PSY2QV4R4 Débit de fleuves SCHAPI : Fleuves francais => Dépôt par script dans les répertoires HYCOM

39 HYCOM OPS : “Modéliser…”
Noyau de modélisation : HYCOM / (issu du PEA PROTEVS) Résolution : 1’ sur Manche / Gascogne et Méditerraneé Processus modélisées Marée / courants de marée Ondes internes circulation générale tourbillons courant de pente circulation résiduelle sur le plateau courants induits par le vent courants de densité Ondes internes : - Propagation plaine, plateau - Refroidissement en zone de génération Front d’Ouessant Activité méso-échelle Processus plateau : Panaches fluviaux Processus liés à la marée

40 HYCOM OPS : “Modéliser…”
HPC : Aquarium Chaines de modélisation : script shell / fortan /etc (Sans fenetreage ni IHM)

41 HYCOM OPS : “Fabriquer…”
Température eau de mer 29/05/2013 Température eau de mer (50 m) 29/05/2013 Prévisions Quotidienne Horaire de J-2 a J+5 par pas de 1h Matrice 3D Température Salinité U V Matrice 2D Hauteur de la surface océanique Zones : Manche / Gascogne Méditerranée

42 Variabilité de l’Epaisseur du Chenal de Surface (ECS) sur une journée
HYCOM OPS : “Servir….” Production Civile Production Défense 24H 26H 28H 30H 32H 40H 34H 36H 38H 42H 46H 44H Variabilité de l’Epaisseur du Chenal de Surface (ECS) sur une journée

43 HYCOM OPS : système opérationnel du CFuD pour la modélisation régionale
Installé sur Linux / HPC Installé sur le réseau SHOM Opéré par le HOM/CFuD et HOM/REC Administré  par le SHOM Déployé sur le réseau SHOM Toulouse Réseau SHOM data.shom.fr Données météo Données Mercator Ligne internet Ligne spécialisée Réseau CISMF NP Réseau SOAP Aquarium Ligne internet Données fleuves Données observées …

44 HYCOM OPS FAITS MARQUANTS HYCOM OPS:
Capacité propre de modélisation océanographique opérationnelle temps réel Outil non intégré Est opéré par du personnel SHOM Est opéré sur un réseau SHOM avec des moyens HPC Permet d’assurer le soutien défense en modélisation régionale Permet d’assurer une production civile

45 Virtualisation du système de production CISMF
DIRISI Impact sur SOAP-3? CISMF Règles SSI Impact financier Problème d’alimentation en données externes pour la production océanographique Problème de diffusion

46 Les outils à moyen terme:
SOAP-3.5

47 Constat : HYCOM OPS PREVAG

48 SOAP-3.5 Amener SOAP-3 à : Intégrer une capacité de modélisation océanographique régionale Intégrer une capacité de modélisation d’état de mer Adapter les outils de post-production aux domaines régionaux et côtier Ajouter une capacité de calcul de surcôte

49 SOAP-3.5 Marché en sous-traitance Publication en juillet 2013
Remise des offres octobre 2013 Notification 18 avril 2014 Durée de développement 15mois 7 mois de VA/VSR Au mieux : exploitation fin 1er semestre 2016

50 SOAP-3.5 Modéliser Fabriquer / Qualifier Acquérir Servir Piloter SWH
Tmer Recopesca Surcote Le Conquet SWH Spectre Agde Réseau des Iles - Yeu SOAP-3.5 Modéliser Fabriquer / Qualifier Piloter Acquérir Servir

51 SOAP-3.5: système opérationnel du SHOM pour la modélisation régionale et la post-production défense
Installé sur le réseau SHOM (Linux / HPC) et sur le réseau CISMF/DIRISI(?) (Linux) Opéré par HOM/CFuD Administré  par le SHOM pour l’instance SHOM et par le CISMF/DIRISI(?) pour l’instance « défense » Réseau SHOM : Uniquement utilisé pour la modélisation HYCOM et sa supervision Réseau CISMF/DIRISI(?) : Pour la modélisation d ’état de mer et l’ensemble de la post-production oceano hauturière et régionale Réseau SHOM data.shom.fr Données météo Données Mercator Aquarium Données fleuves Données observées … Ligne spécialisée Ligne internet CISMF / DIRISI (?) SOAP-3.5 Prévision HYCOM Manche / Gascogne Méditerranée Indien DIRISI –réseau de confiance défense Données météo Données Mercator Données HYCOM SHOM (SOAP-3.5) Autres modèles hauturiers Données observées Données satellite Ligne spécialisée?? Ligne internet Réseau CISMF NP Postes client SOAP SOAP-3.5 DR CD Données observées CD Données observées DR ?? Réseau CISMF CD Diffusion CD Diffusion DR

52 SOAP-3.5 FAITS MARQUANTS SOAP-3.5:
Capacité intégrée de modélisation océanographique et d’état de mer opérationnelle temps réel Unicité / homogénéité d’un logiciel pour assurer l’ensemble de la production et post-production à valeur ajoutée océanographiques Se base sur l’architecture connue SOAP-3 (début des 2000’s….) Assure la transition pour GEODE4D

53 Le soutien opérationnel en océanographie pour la défense : les outils
IEF Mathilde FAILLOT