GROUPE DE PROJET MESONH
Compte-rendu de la réunion du 21 novembre 2008
Rédacteur J.-P. Chaboureau, LA

Présents : B. Aouizerat, C. Barthe, S. Berthet, J.-P. Chaboureau, J. Escobar, D. Gazen, C. Lac, D. Lambert, P. Le Moigne, M. Leriche, C. Mari, V. Masson, J.Payart, J.-P. Pinty, E. Richard, S. Strada, G. Tanguy, O. Thouron, P. Tulet, S. Turner

1. Informations générales

Mouvement de personnel

Un mouvement de personnel a lieu dans l'équipe Méso-NH du CNRM avec le départ effectué de I. Mallet pour un congé parental, qui est remplacée par G. Tanguy, et le départ prévu de S. Malardel pour le CEPMMT au 1er mars 2009. Par ailleurs, C. Lac sera en congé au cours du premier semestre 2009. Notons aussi le détachement de P. Tulet pour le LACY de l'île de la Réunion qui devrait travailler plus particulièrement sur les aérosols volcaniques.

Réunion des utilisateurs

Suite au mouvement de personnel au CNRM, la prochaine réunion des utilisateurs prévue pour le premier trimestre 2009 est décalée au début de l'automne 2009. Cette réunion aura lieu à la Météopôle à Toulouse. Une annonce se fera ultérieurement au printemps prochain.

Stage utilisateurs

Suite au mouvement de personnel au CNRM, le stage de formation des utilisateurs de la session d'hiver est annulé. Le prochain stage de formation se tiendra à l'automne 2009.

Stage Méso-NH sous Olive

Le premier stage d'utilisation de Méso-NH sous Olive aura lieu le 27 novembre prochain. Olive est une interface développée à Météo-France pour gérer des successions de tâches des différents modèles, à laquelle a récemment été intégrée Méso-NH (Contribution de V. Pourret). C'est une interface qui peut présenter un vif intérêt pour le lancement de simulations Méso-NH en nombre.

AROME

Arome est exploité en temps réel depuis l'été, et visualisable sur les stations de travail des prévisionnistes, qui dans l'ensemble apprécient le comportement du modèle, même s'il faudra encore du temps avant qu'il ne soit utilisé à sa juste valeur. Le modèle s'est bien comporté sur les épisodes cévenols de fin octobre début novembre. Mais quelques soucis d'ordre technique (bugs de parallélisation) ont retardé provisoirement la déclaration officielle de mise en opérationnel, à une date pour le moment non fixée. Parmi les nouveautés, la physique de la chaîne opérationnelle intègre Surfex3, EDKF et la microphysique ICE3 avec la sédimentation statistique. Par ailleurs Arome produit encore des précipitations trop fortes lorsque les cellules convectives sont quasi-ponctuelles, à cause d'une interaction mal comprise entre tours convectives et dynamique NH, en cours d'investigation par S. Malardel sur des cas académiques. Une modification majeure de la physique Arpège-Aladin (nouvelle Turb+CVPP) est attendue prochainement, qui devrait améliorer les biais d'humidité de basses couches actuels dans les conditions aux limites latérales d'Arome.
Des tests d'adaptation dynamique à haute résolution (jusqu'à 500m) (menés par L. Auger) se comportent de manière satisfaisante, après des aménagements du modèle (condition à la limite supérieure). Un Arome-1km sera exploité en temps réel sur les Alpes pour une opération de communication à l'occasion des championnats de ski cet hiver (Val d'Isère) (Y. Seity).
Le CEPMMT a décidé de fonder son futur coeur NH sur le code Aladin-NH. Ils ont l'intention de modifier le code pour améliorer sa précision dans la haute stratosphère (contact K. Yessad).
Le DWD est ouvert à ce qu'une réanalyse COPS soit faite avec Arome ; MF pourrait le faire s'il y a un intérêt dans la communauté française, avec un peu d'aide pour la préparation des observations spécifiques à la campagne (contact P. Brousseau).

Présentation de la masdev4.8 et surfex4

La nouvelle version de Méso-NH, associée à Surfex4, est maintenant finalisée et est en cours de test sur différentes plates-formes, avant d'être mise à la disposition des utilisateurs d'ici la fin d'année. Elle intègre (cf. Masdev48.ppt):

Le passage de Surfex 2 (associée à Masdev4_7)  à Surfex 4 (Masdev4_8) entraîne (cf. le_moigne_surfex_v4.ppt) : Les documentations techniques associées à Masdev4_8 et Surfex4 seront disponibles en même temps que les versions.

Documentation scientifique

La documentation scientifique associée la version Masdev4.7 est maintenant à jour, à l'exception de la paramétrisation des moments d'ordre 3 dans le schéma de turbulence et du schéma de surface SURFEX. La mise à jour de cette documentation suite aux développements de la version Masdev4.8 sera effectuée au mieux dans les semaines à venir.

2. Développements en cours

Interaction aérosols nuage

S. Berthet présente les développements effectués sur l'interaction aérosols nuages (berthet_nov2008.pdf). Un premier travail a consisté à introduire la paramétrisation du lessivage des aérosols selon Slinn (1983). Cette paramétrisation décrit trois processus physiques (mouvement brownien des particules, interception et impaction inertielle) dont l'efficacité du totale du lessivage dépend de la taille des aérosols. Ensuite une série de développements ont été effectués dans le schéma microphysique en phase chaude C2R2 afin de pouvoir suivre une population multimodale d'aérosols (e.g. pouvant représenter à la fois un mode de fond et un mode de pollution). Elle concerne le schéma d'activation, l'estimation du maximum de sursaturation et le suivi de leurs concentrations. Un travail similaire a été effectué dans le schéma microphysique en phase mixte C3R5. Il porte sur l'activation des noyaux glaçogènes, l'implantation de plusieurs paramétrisations de nucléation des cristaux et l'ajout d'équations pour le suivi des concentrations de ces différents types de noyaux glaçogènes.

Chimie atmosphérique et feux de forêt

Un modèle semi-physique de feux méditerranéens a été récemment couplé à Méso-NH par l'Université de Corte. Ce travail a conduit à des simulations idéalisées de la propagation du feu incluant la rétroaction avec l'atmosphère. Le couplage se fait de manière simple par échange externe de matrices entre les deux modèles. Une proposition sera faite au programme Cosinus de l'ANR pour introduire le modèle de feu dans Méso-NH. Par ailleurs, S. Strada a débuté une thèse sur l'impact des feux sur la composition chimique de l'atmosphère sous la direction de C. Mari. Une première approche va consister à introduire les émissions par les feux sous forme de flux en coïncidence avec les flux de chaleur induits par la combustion et à tester l'adéquation du schéma réactionnel. Le but de cette thèse est de développer in fine une approche paramétrée pour les modèles de grande échelle.

Développement du module de chimie en phase aqueuse

Le système réactionnel de chimie en phase aqueuse dépend de nombreuses variables comme le pH, la chimie ionique, et des termes liés aux processus de transformation des hydrométéores (cf. présentation Phase_Aqu_MNH.pdf). C'est un système très raide qui demande une méthode stable et efficace pour être résolu, ce que le solveur de Rosenbrock permet. J.-P. Pinty présente l'application de cette méthode à un cas type avec 81 espères et 228 réactions. La méthode de Rosenbrock est plus précise (car conservative) que les autres solveurs déjà implantés pour la chimie gazeuse, bien que plus coûteuse pour la chimie gazeuse seule.

Développement d'un module microphysique chaud « bin »

La visite d'un an de W. Grabowski au CNRM est l'occasion d'introduire un modèle microphysique « bin » (classe par classe). L'idée originale est d'introduite le schéma de W. Grabowski dans Méso-NH. Le processus rapide de condensation s'appuiera sur l'ajustement à saturation tandis que les processus lents comme la coalescence et la sédimentation seront décrits pour la centaine de classes de diamètres d'eau liquide. Ce nouveau schéma permettra d'étudier la turbulence, et le mélange, homogène ou hétérogène, dans les nuages de type stratus et stratocumulus. Il pourra alors servir de modèle de référence pour les schémas « bulk » de Méso-NH.

Etat et projet autour des schémas de transport et de l'intégration temporelle

Le nouveau schéma de transport PPM implanté dans la masdev4.7 pour le transport des variables scalaires fonctionne sur 2 pas de temps sur la grille « masse ». Ce schéma n'est pas utilisable sur la grille « vent » tel quel, donc Méso-NH fonctionne toujours avec 3 pas de temps à cause du schéma centré pour le transport de la quantité de mouvement. Dans un premier temps il est envisagé d'implémenter un schéma temporel sur deux pas de temps pour le transport de la quantité de mouvement (testé avec un schéma simple de type « upstream »). Puis on souhaite implémenter un schéma d'intégration temporelle de type Runge-Kutta du 3ème ordre, ainsi qu'un nouveau schéma d'advection pour le vent. Il existe un financement de six mois pour effectuer la deuxième partie de ces développements.

3. Travaux techniques

Portage de Méso-NH sur machines massivement parallèles

J. Escobar présente ces travaux de portage de Méso-NH sur la nouvelle machine du CINES, JADE qui comporte 12000 processeurs pour une puissance de 147 TFlops (cf. compte rendu Grand_Defi_MESONH_Genci_V6.pdf ). Le portage a été rendu aisé du fait que JADE fonctionne sous Linux et soit doté d'un compilateur ifort. Néanmoins, le grand nombre de processeurs a nécessité trois développements dans Méso-NH. La décomposition du domaine de résolution pour le solveur de pression est effectuée dans les trois dimensions du domaine de simulation, au lieu de deux directions précédemment. Pour dépasser les limites de mémoire par processeur, les variables à trois dimensions sont écrites et lues comme des champs à deux dimensions, au lieu d'une matrice à trois dimensions. Pour l'écriture de fichiers de plus de 16 Go, le codage d'adresse dans les fichiers LFI est effectué par des entiers de 64 octets, au lieu de 32 octets. Ces modifications ont permis de tester avec succès le code Méso-NH jusqu'à 8192 coeurs, une grille de 4096 x 4096 x 128 pour une puissance de calcul atteignant le TFlops. Le code a montré une excellente scalabilité. Ces nouveaux développements testés cet été nécessitent néanmoins d'être stabilisés et complétés d'une lecture et écriture faite par multiprocesseurs et d'une parallélisation des programmes de pré- et post-traitements.

Portage de Méso-NH au CEPMMT

Le portage des versions Méso-NH au CEPMMT se fera par les utilisateurs à l'aide de Makefile. Celui de la Masdev4.7 a été effectué par J.-P. Chaboureau qui a développé quelques scripts qui peuvent servir d'exemple. Tout utilisateur intéressé peut s'adresser à J. Escobar et J-.P. Chaboureau.

Recherche d'occurrence dans les sources sur le web

Suite aux demandes répétées d'utilisateurs, J. Escobar a mis en fonction la recherche élaborée de chaînes de caractères dans les sources F90 de la version Masdev 4.7.4 (mais pas pour chaque bug). Il mettra en oeuvre cette fonctionnalité pour chaque nouvelle Masdev, donc pour la Masdev4_8.