Journée utilisateurs MUST. La technologie grille pour la prévision opérationnelle des crues éclair: la plateforme de modélisation G-ALHTAÏR

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Marguerite Langevin
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1 Ecole des Mines d Alès Laboratoire Génie de l Environnement Industriel Equipe Risques Industriels et Naturels Journée utilisateurs MUST La technologie grille pour la prévision opérationnelle des crues éclair: la plateforme de modélisation G-ALHTAÏR Pierre-Alain Ayral pierre-alain.ayral@mines-ales.fr David Salze david.salze@mines-ales.fr Sophie Sauvagnargues-Lesage sophie.sauvagnargues-lesage@ema.fr Vincent Thierion vincent.thierion@cemagref.fr Bourget le Lac, 8 juillet 2011

2 Sommaire 1-Contexte : le projet européen CYCLOPS et le SPC-GD 2- G-ALHTAÏR Méthodologies 3- Résultats 4- Conclusion et perspectives

3 1. Contexte : le projet européen CYCLOPS 1/2 Observation des phénomènes naturels Sécurité des citoyens face aux risques naturels Mise en commun des recherches sur la grille Etablir une infrastructure de grille européenne Mise en commun des visions et des besoins des deux communautés pour : 1. Comprendre les besoins de la Sécurité Civile en terme de nouvelle technologie 2. Définir les améliorations technologiques de la grille en fonction des besoins opérationnels

4 1. Contexte : le projet européen CYCLOPS 2/2 Mise en commun des visions et des besoins des deux communautés pour : 1. Comprendreles besoinsde la SécuritéCivileen termede nouvelle technologie 2. Définirles améliorationstechnologiquesde la grille en fonctiondes besoins opérationnels 1. Participation à la définition des besoins 2. Application à la prévisiondes crueséclair au traversdu Service de Prévision Grand-Delta Les travaux de thèse de Vincent Thierion (soutenue en juillet 2010)

5 1. Contexte : le SPC-GD 1/2 Vigilance Météo Vigilance Crues Protection Civile Préfet SIDPC -CODIS EMZ -COZ DDSC -COGIC Les acteurs de la gestion de crise

6 1. Contexte : le SPC-GD 2/2 Vigilance Météo Vigilance Crues Protection Civile Préfet SIDPC -CODIS EMZ -COZ DDSC -COGIC SPC-GD Connaissance du fonctionnement des bassins versants Collaboration avec le SCHAPI Meilleure anticipation et spatialisation de l aléa hydrologique Prévision et suivi en temps-réel des inondations Utilisation efficace de modèles hydrologiques

7 1. Contexte : La problématique générale Les retours d expérience des derniers évènements (Gard, 2002) ont montré que l infrastructure et les outils existants du SPC- GD ne permettent pas de fournir une prévision hydrologique efficace pour: - évaluer l intensité potentielle de l aléa - anticiper les dommages et les menaces pour la population - organiser les opérations de secours Développement d une plateforme de prévision hydrologique basée sur l existant technologique du SPC-GD? Technologie grille Géomatique

8 4. La plateforme G-ALHTAÏR Méthodologie 1/7 1) Développement d une plateforme de modélisation hydrologique - Fidèle au fonctionnement existant du système d information du SPC-GD - Utilisant la puissance de calcul et de stockage de la technologie grille - Standardisée et portable pour l intégration de nouvelles fonctionnalités(modèles, ) - Orientée aide à la décision au travers du WebMapping et des services Web 2) Développement technologique 1. Modélisation des débits et stockage des conditions hydrologiques sur le système local 2. Définition de prévisions pluviométriques sur hypothèse basées sur la prévision originale 3. Récupération des conditions hydrologiques depuis les noeuds de calcul de la grille 4. Modélisation des différents scénarios hydrologiques en simultanée 5. Récupération des hydrogrammes modélisés sur le système local

9 4. La plateforme G-ALHTAÏR SPC Grand Delta 2/7 Bassin versant expérimental modélisé en temps-réel X170 stations et 20 bassins versants ALHTAÏR (modèle Pluie- Débit distribué) 100 km X10 zones radar (64 x 64 km)

10 4. La plateforme G-ALHTAÏR SPC Grand Delta 3/7

11 4. La plateforme G-ALHTAÏR 4/7 Donnée Radar Système d information géographique et modélisation hydrologique

12 4. La plateforme G-ALHTAÏR 5/7 XML WMS Webmapping NetCDF Donnée Radar WCS Système d information géographique et modélisation hydrologique WPS Technologie Grille

13 4. La plateforme G-ALHTAÏR 6/7

14 4. La plateforme G-ALHTAÏR - RRMGRID 7/7 Système local du SPC-GD Interface utilisateur La grille

15 5. Résultats 1/4

16 5. Résultats 2/4 Ex: Variations de 50% avec un horizon de prévisionde 3h :

17 5. Résultats 3/4 Test sur 105 jobs envoyés simultanément sans (a) et avec RRMGRID

18 5. Résultats Une Plateforme Web Mapping 4/4 Intégration globale des données - cours d eau - stations de mesures (pluvio. et limni.) - bassins versants - données radar - modélisations hydrologiques suivi pluviométrique et hydrologique débits prévus / débits observés automatisation des seuils d alerte Opérations de requête et d analyse spatiale - recherche de stations, de cours d eau, - cumul pluviométriques paramétrables - animations radar paramétrables Vers un outil d aide à la décision permettant la virtualisation des traitements sur la grille et l intégration des données hydro-météorologiques

19 6. Perspectives G-ALHTAÏR Aspect hydro-météorologiques Véracité de la prévision hydrologique produite en cours de validation Intégration de nouveaux modèles Pluie-débit(SCS, ) Fonctionnalités d assimilation en temps-réel gourmandes en puissance de calcul Calage automatisé de modèles(temps différé) Génération de la pluie prévue(méthode d analogie) Intégration de modèles hydraulique(pour la prévision ds hauteurs d eau) Aspect technologiques Vers une utilisation opérationelle(des développements nécessaires en cours) Grille + Services Web + Interface Web = dimension opérationnelle cohérente Capacité temps-réel de la plateforme à expérimenter Parallélisation d algorithmes à explorer Plateforme multi-institutionnelles de gestion de crise 1/3

20 6. Perspectives Sur l implication du LGEI dans la grille 2/3 Augmenter notre utilisation de la grille (simulation numérique, ) Participer et contribuer à la construction de la grille de production au niveau national et régional Faire le lien entre la grille et les opérationnels Poursuivre les réflexions sur les potentialités de l utilisation de la grille en gestion de crise

21 Real time or near real time meteorological and hydrological data geographical data User Community Flood Warning Services Hydrologist community Research consultancies One or more hydrological models Hydraulic model Production Module Transfer module Hydraulic Module One or more process Grid, Cloud, HPC Meteorological scenarios Model calibration Model assimilation Hydrographs, flood areas Existing module Module to implement

22 Ecole des Mines d Alès Laboratoire Génie de l Environnement Industriel Equipe Risques Industriels et Naturels Journée utilisateurs MUST La technologie grille pour la prévision opérationnelle des crues éclair: la plateforme de modélisation G-ALHTAÏR Pierre-Alain Ayral pierre-alain.ayral@mines-ales.fr David Salze david.salze@mines-ales.fr Sophie Sauvagnargues-Lesage sophie.sauvagnargues-lesage@ema.fr Vincent Thierion vincent.thierion@cemagref.fr Bourget le Lac, 8 juillet 2011

23 Références bibliographiques Thierion V., (2010), Contribution à l amélioration de l expertise en situation de crise par l utilisation de l informatique distribuée. Application aux crues à cinétique rapide, Ecole Doctorale des Mines de Paris, 356p. Thierion V., Ayral P-A., Geisel J., Sauvagnargues-Lesage S., Payrastre O., (2011), Grid technology reliability for flash flood forecasting : end-user assessment, Journal of Grid Computing, 19p.(on line) Lecca G., Petitdidier M., Hluchy L., Ivanovic M., Kussul N., Ray N., Thierion V., (2011), Grid computing technology for hydrological applications, Journal of Hydrology, 403,

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