Un nouveau modèle régional à Ouranos : défis et opportunités

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1 Consor&um sur la climatologie régionale et l adapta&on aux changements clima&ques Un nouveau modèle régional à Ouranos : défis et opportunités Sébas&en Biner Groupe Simula&ons et analyses clima&ques Ouranos Avec la contribu&on des autres membres du groupe Symposium Ouranos 4-5 décembre 2014

2 Plan de la présenta&on L implémentation d un nouveau Modèle régional du climat (MRC) à Ouranos Le projet CROQ 2

3 Il y a un nouveau MRC à Ouranos! Les membres du Groupe Simula&ons et analyses clima&ques d Ouranos ont passé une par&e des derniers mois à implanter un nouveau Modèle régional du climat (MRC) à Ouranos Source : M. Braun, Ouranos 3

4 Pourquoi vous parler du nouveau MRC? C est l ou&l principal qui nous permet de remplir notre mandat: Appuyer les projets en produisant des données clima<ques régionales de pointe per<nentes et en offrant l exper<se nécessaire afin d u<liser ces données de façon adéquate Source de données importante dans les différents projets du programme Vulnérabilités, impacts et adapta&on (VIA) d Ouranos Ø 22 demandes totalisant 15,3 To (~1900 clefs USB de 8 Go) distribuées de juin juin 2014 L implanta&on du nouveau MRC a nécessité des efforts importants de la part des membres du groupe 4

5 Pourquoi un nouveau MRC? Pour avoir accès à des nouveaux paramétrages physiques Ensembles de paramétrages développés, adaptés pour des simula&ons à haute résolu&on (p. ex. simula&ons à 3km ont été réalisées) Paramétrages ont été testés au jour le jour (c.- à- d. valida&on de la météo) Présence de grands et pe&ts lacs (plus pe&ts que la résolu&on du modèle) Simula&on plus réaliste de la chute de la pluie/neige à travers les couches d atmosphère Nouvelle version du modèle de sol CLASS permebant une meilleure représenta&on de la neige et du gel/dégel du sol etc Source : R. Harvey, EC 5

6 Pourquoi un nouveau MRC? Nous n avions pas le choix Évolution du type d architecture des 500 serveurs les plus puissants vectorielle Nb de systèmes massivement parallèle massivement parallèle vectorielle autres Juin 1993 à juin 2009 Source: hbp://wiki.exper&za.ncsu.edu 6

7 Pourquoi un nouveau MRC? Mebre tout le travail sur un gros processeur mrcc4 mrcc5 Diviser le travail entre plusieurs processeurs moins puissants Source : K. Winger UQAM 7

8 Pourquoi un nouveau MRC? Mebre tout le travail sur un gros processeur mrcc4 MRCC4 MRCC5 mrcc5 Diviser le travail entre plusieurs processeurs moins puissants Machine et support locaux à Ouranos Usager unique cœurs Machine non- locale ~1000 usagers Source : K. Winger UQAM 8

9 Quelques chiffres Pour produire une simula&on de 150 ans Modèle Domaine Résolu<on Nb de points Durée AMNO 45 km 201*193*29L ~15 mois MRCC4 AMNO 22 km 289*301*29L ~45 mois AMNO 45 km 212*200*56L ~40 jours MRCC5 AMNO 22 km 380*360*56L ~45 jours QC 11 km 340*340*56L ~6 mois 9

10 Nouvelles opportunités Le nouveau MRC à Ouranos en résumé : Nouveaux paramétrages adaptés à la haute résolu&on Formula&on adaptée serveurs de calculs modernes L implémenta&on de ce nouveau MRC à Ouranos permet au Groupe Simula&ons et analyses clima&ques d élaborer plusieurs nouveaux projets dans sa programma&on (voir affiche (#32) de Frigon et al pour détails). Ces projets tablent sur les nouvelles possibilités offertes par ce nouveau MRC afin de mieux répondre aux besoins des usagers. Parmi ces projets on retrouve le projet. 10

11 Climat Reconstruit à Ouranos pour le Québec (CROQ) Mo<va<ons Plusieurs projets de la programma&on d Ouranos (p. ex. biodiversité, hydrologie, forêt, ) ont besoin de données météorologiques complètes du passé récent sur le territoire québécois. Couverture temporelle et spa&ale complètes Variables moins générales que précipita&on et température (p. ex. radia&on solaire incidente, évapotranspira&on, vent, neige,...) 11

12 Couverture sta<ons d EC avec données homogénéisées Précipita&on Température à 2m La couleur représente la durée des séries quo&diennes [années] Les x représentent des sta&ons avec moins de 30 ans ou plus de 10% de données manquantes limita&ons Données ponctuelles Choix limité de variables observées Données éparses dans le temps et l espace Réf : Vincent et al

13 Données sur grille Permebent d avoir une couverture con&nue dans le temps et l espace Représentent des valeurs moyennes sur une tuile Données interpolées (p.ex. CRU, UDEL, NRCan) Choix limité de variables Sensibles au choix des sta&ons et aux méthodes u&lisées pour l interpola&on Réanalyses (p.ex. NCEP2, ERA40, ERAInterim, NARR, MERRA, CFSR) Assimila&on de données historiques (complexe, couteux) Résolu&on généralement encore grossière Limita&ons (p.ex. bilans ne ferment pas, fruit de compromis, pas d es&ma&on de l incer&tude) 13

14 Température à 2m moyenne NARR NRCan CRU UDEL DJF JJA Données interpolées Réanalyses 14

15 Température à 2m moyenne DJF JJA 15

16 Différence de température à 2m moyenne p/r à CRU3.2 DJF JJA 16

17 Différence de température à 2m moyenne p/r à CRU3.2 DJF JJA 17

18 Différence de température à 2m moyenne p/r à CRU3.2 DJF QUAQTAQ INUKJUAK KUUJJUAQ JJA KUUJJUARAPIK 18

19 Précipita<on moyenne DJF JJA 19

20 Précipita<on moyenne p/r à CRU3.2 DJF JJA 20

21 Projet CROQ : Climat Reconstruit à Ouranos pour le Québec Proposi&on: U&liser le nouveau MRCC pour générer des données météorologiques complètes et à fine échelle pour le climat passé pour le Québec Avantages : Haute résolu&on (~15km) Cohérence et aucune donnée manquante U&lisa&on d un MRC de pointe Bénéficier de la R&D qui se fait à l UQÀM et Environnement Canada Contrôle total sur le cadre expérimental Ajuster le pilotage et expérimenter de nouvelles techniques Fournir les variables les plus à même de répondre aux abentes des usagers (type et fréquence) Possibilité d améliorer certains paramétrages du MRC Produc&on d un climat historique et de son incer<tude 21

22 Projet CROQ : Climat Reconstruit à Ouranos pour le Québec Méthodologie : Mise à jour du MRC Ajustement du cadre expérimental (domaine, pilotage, paramétrages ) Produc&on de simula&ons Évalua&on des biais et de l incer&tude Livraison des données Rencontre avec les usagers ciblés afin de voir les résultats de leurs analyses et leurs abentes pour les prochaines versions de données 22

23 Projet CROQ : Climat Reconstruit d Ouranos pour le Québec Méthodologie : Mise à jour du MRC Ajustement du cadre expérimental (domaine, pilotage, paramétrages ) Produc&on de simula&ons Évalua&on des biais et de l incer&tude Livraison des données Rencontre avec les usagers ciblés afin de voir les résultats de leurs analyses et leurs abentes pour les prochaines versions de données 23

24 Expériences semblables récentes Plusieurs ar&cles récents traitent de l u&lisa&on de MRCs à fine échelle pilotés par des réanalyses pour générer des données clima&ques récentes Lucas Picher et al (2013) piloté par ERAInt sur l Europe pour DiNapoli et Misra (2012) piloté par 20CR sur le sud- est des USA pour Stefanova et al (2012) piloté par ERA40 et NCEP2 sur la Floride pour Heikkilä et al (2011) et 30km piloté par ERA40 sur la Norvège pour Kanamaru et Kanamitsu (2007) piloté par NCEP sur la Californie pour Les résultats suggèrent que l u&lisa&on d un MRC piloté par des réanalyses à grande échelle permet de générer de l informa&on à fine échelle de qualité comparables à des réanalyses à haute résolu&on. 24

25 Usagers/membres ayant déjà manifesté un intérêt pour CROQ 25

26 Conclusions Nouveau MRC permet de produire des simula&ons clima&ques à haute résolu&on à Ouranos Le projet CROQ propose d u&liser ce nouveau MRC pour fournir aux usagers des données météorologiques complètes du passé récent. Pour en savoir plus : Affiche de Frigon et al (#32) Tirée de hbp://www.climate4you.com 26

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