GROUPE DE PROJET MESONH
Compte-rendu de la réunion du 11 mai 2011
Rédactrice C. Lac, CNRM

Présents : S. Bielli, J.-P. Chaboureau, V.Ducrocq, J. Escobar, D. Gazen, C. Lac, P. Mascart, V. Masson, P. Peyrillé, J.-P. Pinty, E. Richard, G. Tanguy, O. Thouron. Excusées : M. Leriche, C. Mari

1. Informations générales

Licences

Deux nouvelles licences ont été signées, la première avec le CPTEC (Brésil) pour la modélisation des feux de forêt, et la seconde avec le LMCM (Université Hassan II Mohammedia-Casablanca) sur l'étude du brouillard en zone côtière (thèse de Driss Bari). Concernant l'évolution de la licence Méso-NH, il apparaît que les restrictions d'utilisation de Méso-NH à des fins non commerciales peuvent s'avérer être un handicap dans des projets de type ANR incluant des industriels. La question est à l'étude à Météo-France, pour Méso-NH comme pour SURFEX : le point posant problème est le fait que la physique Méso-NH et SURFEX sont inclus dans le modèle opérationnel AROME, qui est soumis à des règles strictes en terme de diffusion. Il a été convenu de contacter le service juridique du CNRS pour obtenir des informations ou des conseils, compte tenu de son expérience sur la diffusion d'autres codes (NEMO, ...).

Analyses MACC

Les analyses MACC de concentrations d'espèces chimiques et gazeuses sont maintenant disponibles depuis 2003 via ECMWF (http://data-portal.ecmwf.int/data/d/macc_reanalysis/)). Il serait donc intéressant de pouvoir intégrer ces données dans Méso-NH pour initialiser des simulations chimiques ou d'aérosols. Les données étant disponibles en format GRIB, il s'agit d'adapter le PREP_REAL, de la même façon que les données MOCAGE sont actuellement traitées. C. Mari, en collaboration avec J.-P. Pinty et G. Tanguy, propose d'examiner les étapes à traiter pour ce projet et de fournir un calendrier pour la réalisation de ces développements.

Prochains rendez-vous Méso-NH

La prochaine réunion des utilisateurs Méso-NH aura lieu les 13-14 octobre 2011 à l'OMP. L'appel à contribution sera lancé au début de l'été. Elle sera précédée du 3 au 6 octobre par le stage Méso-NH, et vraisemblablement du 10 au 12 octobre par le stage SURFEX.

2. Développements en cours 

Métriques du 4ème ordre

Klemp et al. (2003) ont montré qu'il y a incohérence numérique quand l'ordre des schémas de discrétisation des termes métriques (composantes contravariantes), les opérateurs d'advection et les gradients de pression ne sont pas homogènes. Dans Méso-NH, les termes métriques, actuellement du 2nd ordre (routine contrav.f90), ne sont plus cohérents avec les schémas d'advection CENT4H et PPM. Cette incohérence a été vérifiée sur le cas test de Schär et al. (2002) utilisé par Klemp et al. (2003). Une discrétisation d'ordre 4 des termes métriques a été introduite. Les tests effectués avec les coordonnées verticales Gal-Chen montrent que CEN4TH/PPM et WENOx/PPM produisent de meilleurs résultats (absence de structure ondulatoire artificielle) sans résoudre totalement le problème (de faibles oscillations persistent). Une solution, qui est recommandée, est de travailler en coordonnées verticales Sleve qui atténuent l'impact des termes métriques avec l'altitude. Il faut souligner que l'impact de cette incohérence numérique est difficile à mettre en évidence pour des simulations en cas réel. Ce développement des métriques du 4ème ordre sera introduit dans la prochaine version Masdev4_9.

WENO et time-splitting

A la précédente réunion Méso-NH, il avait été montré que le schéma WENO 3ème ordre pour l'advection du vent associé à un schéma temporel « Forward-In-Time » (FIT) améliorait la solution du modèle sur certains cas comme la bulle froide de Straka (1993), mais ne permettait pas d'augmenter significativement le pas de temps. L'introduction d'un time splitting de type Runge-Kutta du 2ème ordre (RK2) sur l'advection du vent, ainsi que d'un time splitting simple sur l'advection du vent et des variables scalaires et d'une représentation implicite du terme de flottabilité, permet d'accéder à des pas de temps beaucoup plus élevés sans modifier significativement les solutions sur la plupart des cas déjà simulés. Typiquement, cela permet d'augmenter le pas de temps de l'ordre d'un facteur 10, pour une réduction du coût total de la simulation d'un facteur 4. Ce développement semble prometteur dans l'objectif de réduire le coût des simulations Méso-NH, et les tests vont se poursuivre. Le passage du leap-frog au FIT impliquant une modification significative de l'ensemble du modèle, il est convenu de conserver les schémas centrés pour la prochaine version Masdev4_9, et de faire évoluer en parallèle une version Beta avec les schémas décentrés, qui pourra devenir une version future officielle une fois qu'elle sera parfaitement validée. On souligne aussi que le schéma WENO du 5ème ordre n'est pas stable avec le schéma temporel RK2 et qu'il est donc nécessaire de trouver le bon schéma temporel à associer à WENO5.

Adaptation aux grandes grilles

L'adaptation aux grandes grilles a abouti aux développements suivants : la parallélisation du solveur de pression suivant la verticale, les entrées sorties par plan parallèle, la parallélisation de la partie GRIB de PREP_REAL et la compilation du librairie LFI en integer*8 (pour écrire des fichiers de plus de 16 Go, typiquement des grilles horizontales 2000*2000). Pour le PGD, il reste à paralléliser les champs SSO et à tester les modifications. De plus, le SPAWNING et le PREP_REAL sur les fichiers Méso-NH ne sont pas parallélisés. Enfin, un dernier développement consiste à passer des integer*4 à integer*8 dans le code lui-même afin d'éviter une limitation d'adressage (par exemple, en cas de grande grille et lorsque les boucles sur les trois dimensions spatiales sont linéarisées sur une seule boucle). Cela nécessite de recompiler en plus de Méso-NH, la librairie MPI et la surcouche. L'ensemble de ces développements sera intégré dans la version Masdev4_9.

Prochaine version

La prochaine version Méso-NH est attendue pour le courant de l'été 2011. Elle intègrera les nouveautés suivantes :