Guide d utilisation des produits PEPS à l IRM. Olivier Latinne janvier 2007

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1 Guide d utilisation des produits PEPS à l IRM Olivier Latinne janvier 2007

2 1. Introduction. En Europe, nous avons la chance d avoir quatre différents modèles à aires limitées. Ceux-ci sont développés par les consortiums Aladin, Hirlam, Cosmo et Met-Office. Ces quatre modèles sont représentatifs du dernier cri de ce que l ont fait dans le domaine des prévisions du temps à mailles fines à courtes échéances et sont utilisés quotidiennement par une trentaine de services météorologiques nationaux. En rassemblant et utilisant la plupart de ces produits déterministes le projet SRNWP-PEPS ("Poor man's" Ensemble Prediction System) permet de générer des prévisions probabilistes, constituées par des probabilités de dépassement de seuil et des moyennes d ensemble. Ce projet né en 2003, est géré par le Deutscher Wetterdienst. 2. Membres du projet. A l heure actuelle, 26 services météorologiques nationaux, dont l IRM, sont membres du projet. La liste des pays participants est reprise ci-dessous en fonction du consortium:! ALADIN: Autriche, Belgique, Bulgarie, Croatie, France, Hongrie, Moldavie, Pologne, Portugal, Tchéquie, Roumanie, Slovaquie, Slovénie.! COSMO: Allemagne, Grèce, Italie, Pologne, Suisse.! HIRLAM: Danemark, Espagne, Finlande, Irlande, Islande, Norvège, Pays-Bas, Suède.! UKMO: Royaume-Unis. 2

3 Pays Modèle Résolution (km) Belgique ALADIN 7 Modèle coupleur ALADIN FRANCE Echéance maximale Réseau horaire (UTC) +60 h 0, 6, 12, 18 Allemagne COSMO 7 GME +48, +78 h 0, 6, 12, 18 Pays-Bas HIRLAM 22 ECMWF +48 h 0, 6, 12, 18 Royaume- Unis UKMO 11 Modèle unifié +48 h 0, 6, 12, 18 France ALADIN 9 Arpège +48, +60 h 0, 6, 12, 18 Tableau 1 Le tableau 1 donne les caractéristiques principales des modèles utilisés par les pays voisins de la Belgique qui participent au projet PEPS. 3. Produits disponibles. Les produits PEPS sont créés quatre fois par jour (00, 06, 12 et 18 UTC) et sont constitués par des prévisions de probabilité de dépassement de seuil et des moyennes d ensemble sur une grille de 7 7 km 2. Le domaine généré est très vaste; il s étend du Cap Nord à l'afrique du Nord et de l Islande à l est de la Roumanie : (35-70 N, 30 W-30 E). Les champs traités sont: Températures minimales/maximales à 2 mètres. Vitesse du vent à 10 mètres. Rafales à 10 mètres. Précipitations eau / neige totales cumulées. Pour les quatre réseaux horaires, les produits sont disponibles pour trois intervalles de temps de 12 heures, définis par rapport au début de la prévision (t 0 ): 3

4 [t 0 + 6, t ] [t , t ] [t , t ] Pour les réseaux horaires de «midi» et «minuit», les produits sont aussi disponibles pour un intervalle de temps de 24 heures: [t 0 + 6, t ]. Le tableau 2 reprend les différents champs disponibles en fonction des réseaux horaires: Champs t 0 =0,12 UTC [t 0 +6, t 0 +30] t 0 =0,6,12,18 UTC [t 0 +6, t 0 +18], [t 0 +18, t 0 +30], [t 0 +30, t 0 +42] Précipitations (pluie) Prob. RR > 20mm Prob. RR > 25mm Prob. RR > 30mm Prob. RR > 40mm Prob. RR > 50mm Prob. RR > 60mm Prob. RR > 70mm Prob. RR > 80mm Prob. RR > 90mm Prob. RR > 100mm Moyenne ensemble RR Précipitations (neige) Prob. SNOW > 1cm Prob. SNOW > 5cm Prob. SNOW > 10cm Prob. SNOW > 15cm Prob. SNOW > 20cm Prob. SNOW > 25cm Moyenne ensemble SNOW 4

5 Vent à 10 m Prob. FF > 10m/s Prob. FF > 15m/s Prob. FF > 20m/s Prob. FF > 25m/s Moyenne ensemble FF Rafales à 10 m Prob. GUST > 10 m/s Prob. GUST > 14 m/s Prob. GUST > 15 m/s Prob. GUST > 18 m/s Prob. GUST > 20 m/s Prob. GUST > 25 m/s Prob. GUST > 29 m/s Prob. GUST > 33 m/s Prob. GUST > 39 m/s Moyenne ensemble GUST Températures min, max à 2 m Prob. TT < -10 o C Prob. TT < 0 o C Prob. TT > 25 o C Prob. TT > 30 o C Prob. TT > 35 o C Moyenne ensemble TMIN Moyenne ensemble TMA Tableau 2 4. Exemples de produits PEPS. La taille d ensemble dépend bien entendu du lieu considéré. Ce recouvrement est calculé pour chaque prévision en fonction des différents membres participant et est disponible sur le site internet du DWD à l adresse: Les figures 1 et 2 montrent respectivement deux recouvrements typiques pour les prévisions de «minuit» ou «midi» et celles de 06 ou 18 heures. 5

6 Fig. 1 Fig. 2 6

7 On constate que le recouvrement au niveau du territoire belge est d environs 20 prévisions déterministes pour les réseaux horaires de minuit et midi, mais celui-ci chute à 11 pour les réseaux du matin et du soir. La figure 3 montre un exemple de prévisions de probabilités pour que la température à 2 mètres soit inférieure au seuil de 0 o C, dans l intervalle de temps allant du 23 décembre 2006 à 12 heures au 24 décembre à 0 heure UTC, calculé à partir des prévisions déterministes du 23 décembre 2006 à 6 heures. Les figures 4 et 5 montrent les moyennes d ensembles correspondantes pour les températures minimales et maximales. Remarquons que les valeurs et la localisation de sept stations (Uccle, Ostende, Deurne, Kleine-Brogel, Elsenborn, Saint-Hubert et Virton) sont portées directement sur le graphique. Les scripts ont été conçus de telle façon que l on puisse facilement modifier ces stations. Les figures 6, 7 et 8 montrent respectivement des exemples de probabilité de dépassement de seuil pour le vent, moyenne d ensemble du vent et probabilité de dépassement de seuil pour les rafales. On constatera pour ce dernier graphique l absence de données dans certaines régions du domaine, problème qui est dû au nombre trop restreint de membres du projet PEPS fournissant des données de rafale. La figure 9 montre la probabilité de dépassement du seuil de 20 mm de précipitations sous forme de pluie entre le 24 août UTC et le 25 août UTC. La figure 10 montre la moyenne d ensemble correspondante et la figure 11 donne la moyenne obtenue par le système Pluviorad pour cette même période. L on notera le très bon accord obtenu bien que cette situation était particulièrement difficile à prévoir, du fait du déplacement très rapide de nombreux systèmes convectifs sur le sud de la Belgique. Finalement, les figures 12 et 13 montrent un exemple pour les prévisions de neige. 7

8 Fig. 3 Fig. 4 8

9 Fig. 5 Fig. 6 9

10 Fig. 7 Fig. 8 10

11 Fig. 9 Fig

12 Fig. 11 Fig

13 Fig Workflow. Le tableau 3 donne un aperçu simplifié du flux de données pour la réalisation des produits PEPS: Chaque membre envoie quotidiennement, sur le server FTP du DWD, la prévision déterministe nationale. Cette prévision est codée en sous format GRIB, en projection latitude longitude. Ces différentes prévisions sont ensuite stockées dans la base de donnée du DWD, pour être traitées au DWD par la méthode BMA (Bayesian Model Averaging), méthode dont le code est disponible sur internet à l adresse: Les résultats, sous forme de fichiers GRIB, sont ensuite mis à la disposition des seuls membres du projet PEPS sur le server FTP du DWD. 13

14 National deterministic forecasts DWD FTP server Storage in DWD data base Calculation of ensemble products (Bayesian Model Averaging) DWD FTP server Tableau 3 6. Description technique de la création des produits graphiques PEPS à l IRM. Les graphiques sont réalisés sur Everest à partir de scripts IDL gérés par des scripts Kornshell. Le répertoire principal du logiciel de création graphique des produits PEPS se trouve sur le compte opérationnel «ald_op»: «/home/ald_op/peps». Ce répertoire «PEPS» est divisé en trois sous-répertoires: «peps», destiné à un usage strictement opérationnel. «peps_archive», destiné à la production de graphiques à partir des archives PEPS (fichiers GRIB) stockées sur le file-server. «peps_test», destiné à la mise au point des scripts graphiques PEPS. 14

15 A leur tour, chacun de ces sous-répertoires est subdivisé en les sous-répertoires: «binaires» contient l exécutable «CDO» qui permet de transformer les fichiers GRIB provenant du DWD en fichiers de format NETCDF, format que le logiciel IDL reconnaît. «data» contient les fichiers GRIB du jour, provenant du DWD et rapatriés par le script «RAPPATRIEMENT_PREVI_ENSEMBLE.scr» exécuté sur ZENO. Ce répertoire contient également les fichiers NETCDF, produits par l exécutable «CDO». «output» contient le fichier «peps_output», qui est le fichier «standard ouput-error» relatif à l exécution des scripts Kornshell. «scripts» contient les fichiers scripts IDL et Kornshell. «work» est un répertoire de travail. Les graphiques PEPS sont réalisés sur deux domaines: Domaine européen (35 N-70 N, 30 W-30 E). Domaine belge (49 N-52 N, 2 E-7 E). Les graphiques sont stockés sur Everest dans le répertoire : «/map/data/peps». Ce dernier est subdivisé en trois sous-répertoires correspondants aux sousrépertoires décrits plus haut: «operationnel» «archive» «test», chacun de ces sous-répertoire est subdivisé en fonction des deux domaines: «europe» «belgique», finalement, chacun de ces sous-répertoires relatifs aux domaines est subdivisé en quatre sous-répertoires «00», «06», «12» et «18» relatifs aux réseaux horaires auxquels sont crées les produits PEPS. Les scripts sont prévus pour fonctionner sous deux modes: Cron (mode 1), pour l opérationnel. Archives (mode 2), pour la création de graphiques à partir des archives. La définition du mode de fonctionnement, ainsi que le choix du format de sortie graphique, est réalisé à l intérieur et au début du script Kornshell principal «peps.scr». 15

16 Pour faire une exécution en mode «ARCHIVE», il faut se positionner dans le répertoire «/home/ald_op/peps/peps_archive/scripts» et exécuter la commande:./peps.scr $ANNEE $MOIS $JOUR $TT, où «ANNEE» (en 4 chiffres), «MOIS» et «JOUR» est une date d archive, «TT» étant le réseau horaire désiré. Dans le cas où les archives pour la date précisée seraient manquantes, le script s arrête et indique cette information. La syntaxe des noms des fichiers graphiques produits est la suivante: Probabilités: ${FIELD1}${SEUIL}_[t1,t2].${ET_FORMAT_GRAPHIQUE} Moyennes: ${FIELD2}_moyenne_ensemble_[t1,t2].${ET_FORMAT_GRAPHIQUE} avec FIELD1 = TT, FF, GUST, RR, SNOW et FIELD2 = TMIN, TMA, FF, RR, SNOW. Les «SEUIL» sont donnés par le tableau 2. Le format graphique «ET_FORMAT_GRAPHIQUE» de sortie opérationnelle est le format pdf. Les formats graphiques autorisés sont ceux supportés par la commande «convert» sur Everest. De façon à minimiser le temps d exécution des scripts ainsi que la taille d espace disque nécessaire pour le stockage des fichiers produits, les graphiques pour lesquels les champs sont nuls sur l entièreté du domaine ne sont pas créés. 16