Fiche de Synthèse du projet CICLE
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Programme de Recherche "Calcul Intensif et Grilles de Calcul" Appel à projets 2005 – Fiche de Synthèse du projet CICLE Acronyme du projet : CICLE Titre du projet Calcul Intensif pour le CLimat et l’Environnement Thématique de l'appel à propositions concernée par le projet proposé : Grands défis applicatifs Méthodes et applications de la simulation numérique Maîtrise des architectures matérielles et logicielles avancées Données et grilles de calcul Résumé du projet Le changement climatique est au cœur du débat de société. Il est nécessaire de comprendre les mécanismes de l'évolution du climat aux échelles globales et régionales, et notamment le lien entre les émissions anthropiques, la dynamique des surfaces continentales, l'utilisation des sols et le climat. L’objectif de CICLE est de repousser les frontières de la simulation climatique, en permettant un saut qualitatif et quantitatif sur les échelles résolues, et sur la complexité des systèmes. Cela demande des modèles exploitant de façon optimale les supercalculateurs. Au cours du projet, des méthodes de parallélisation seront développées, en visant des architectures variées. Elles seront appliquées aux sous-systèmes ainsi qu’au système couplé. Les interfaces entre les modèles seront reconsidérées, pour traiter les différentes résolutions et l’ajout modulaire de nouveaux sous-systèmes. Coordonnateur du projet (nom, prénom, appartenance, coordonnées (messagerie électronique, adresse, téléphone, télécopie) Marti, Olivier - Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (UMR CEA/CNRS 1572) mailto : [email protected] Adresse postale : DSM/LSCE - CEA Saclay Bât 709 - F91191 Gif-sur-Yvette Tel : 01 69 08 77 27 – Fax : 01 69 08 30 73 1 2 3 Partenaires de la recherche publique et de la recherche privée IPSL (CNRS) 4 CERFACS 5 CNRM-GAME (CNRS) 6 Durée du projet (en mois) : 36 Montant total du projet (HT) : 637 k€ dont laboratoires publics EPIC (ADEME, BRGM, CEA, CNES, CSTB, IFREMER, k€ ONERA, …) : dont laboratoires publics EPST (CNRS, INRA, INRETS, INRIA, INSERM, Universités, .. 562 k€ …) : et : 108 hommes-mois dont partenaires privés : 75 k€ Cadre réservé à l'administration Résumé du contexte et de la motivation du projet (voir B2) : Le changement climatique est au cœur du débat de société. Il est nécessaire de comprendre les mécanismes essentiels qui gouverneront l'évolution du climat et notamment le lien entre émissions anthropiques, dynamique des surfaces continentales, utilisation des sols et le changement de climat. L'enjeu de la recherche climatique dans les prochaines années sera de déterminer les éléments clés du système Terre en fonction des échelles de temps et d’espace, d'évaluer l'impact de l'Homme sur le changement climatique aux échelles globales et régionales et d'évaluer le risque de "surprises climatiques" dans le futur. Le projet CICLE a pour objet de développer une nouvelle génération de modèles capables de tirer pleinement parti des supers calculateurs actuels et futurs afin de réaliser des « simulations frontières » qui permettront des avancées majeures tant dans la compréhension des phénomènes physiques que dans nos capacités de prédiction. Résumé des retombées scientifiques et techniques attendues (voir B4) : Le projet donnera à la communauté scientifique française les moyens logiciels pour réaliser des « simulations frontières » dans le domaine climatique. Les chercheurs français seront à même de relever les défis définis par la communauté internationale (http://www.wmo.ch/web/wcrp/wcrphome.html et http://www.wmo.ch/web/wcrp/copes.html). Le projet permettra aux chercheurs français d’utiliser de façon optimale les futurs supercalculateurs actuels et futurs. Il permettra à la recherche climatique française de rester en pointe sur ses domaines actuels d’excellence : intégration des soussystèmes (cycles biogéochimiques, végétation, chimie atmosphérique), régionalisation, … et d’accéder, si les calculateurs sont au rendez-vous, à la modélisation à très haute résolution. Résumé des retombées industrielles et économiques escomptées (voir B5) : En raison de la motivation principale des développements techniques, le projet présente un intérêt en terme de transfert de connaissances vers le monde industriel et économique. Le changement climatique lié à l'activité humaine est en effet au cœur des préoccupations de société. La simulation est le seul moyen d'évaluer le réchauffement planétaire attendu et ses conséquences climatiques régionales. Il reste néanmoins de nombreuses incertitudes liées aux scénarios économiques et à la modélisation du système climatique, qui nous préoccupe ici. Il s’agit de préparer une nouvelle génération de modèles qui contribueront aux travaux réalisés par le Groupe Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat (GIEC/IPCC). La place des équipes françaises dans ce processus d’expertise internationale est d’ores et déjà importante. Le maintien de cette place ne peut être assuré que par une mise à niveau des outils de modélisation et leur adaptation aux machines les plus puissantes. Tableau récapitulatif des délivrables (voir B.6) : 1. Modèle d’atmosphère et de sol parallélisé et optimisé sur diverses achitectures. 2. Modèle système Terre de l’IPSL complet parallélisé. Intégration de nouvelles composantes (cycle du carbone, chimie atmosphérique, végétation). 3. Modèle d’atmosphère régional ALADIN-Climat imbriqué dans le modèle global Arpège. Modèle Méditerrannée couplé à l’océan global Couplage modèle de climat global/modèle de climat régional. 4. Nouveau coupleur OASIS 4 5. Définition, tests et implémentation de nouvelles interfaces physiques. 6. Simulations climatiques frontières. Programme de Recherche "Calcul Intensif et Grilles de Calcul" Appel à projets 2005 – Présentation du projet CICLE B.1. Acronyme et titre du projet CICLE Calcul Intensif pour le CLimat et l’Environnement B.2. Contexte et motivation du projet Le changement climatique est au cœur du débat de société. Plus que jamais, il est nécessaire de comprendre les mécanismes essentiels qui gouverneront l'évolution du climat et notamment le lien entre les émissions anthropiques, la dynamique des surfaces continentales, l'utilisation des sols et le changement de climat. L'enjeu de la recherche climatique dans les prochaines années sera de déterminer les éléments clés du système Terre en fonction des échelles de temps et d’espace abordées, d'évaluer l'impact de l'Homme sur le changement climatique aux échelles globales et régionales et d'évaluer le risque de "surprises climatiques" dans le futur. Seule une approche multidisciplinaire et intégrée du Système Terre peut permettre de relever ce défi. Elle fait intervenir les interactions entre l'océan, l'atmosphère, la biosphère et la cryosphère sous l'ensemble de leurs aspects physiques, chimiques et biologiques. La modélisation des différents éléments du système climatique et de leurs interactions menée à l'IPSL, à METEO-France et au CERFACS est indispensable pour améliorer notre connaissance de ce système complexe et pour pouvoir étudier le climat dans sa globalité. Notre objectif est de réduire l'incertitude des projections climatiques futures par une meilleure compréhension des interactions mises en jeu et de la façon dont elles affectent l'état moyen et la variabilité climatique. Notre démarche s'appuie sur un ensemble d’activités de modélisation. Elle doit aussi associer simulations à l'échelle globale et simulations aux échelles régionales. Ces études nécessitent la poursuite du développement des composantes du système Terre par l'intégration successive de nouveaux couplages avec les cycles biogéochimiques. Elles demandent aussi une continuelle amélioration des processus physiques représentés dans les modèles en fonction des questions scientifiques majeures et la mise en place d'un ensemble d'études permettant de lever les "verrous scientifiques" et comprendre la réponse du système climatique à différentes échelles de temps. Enfin, et c’est l’objet de ce projet, le succès de la démarche implique une évolution des codes de modélisation du climat pour leur permettre de tirer pleinement parti des supercalculateurs actuels et futurs, afin de réaliser des « simulations climatiques frontières » qui permettront des avancées majeures tant pour la compréhension de la physique du climat que pour capacités de prédiction. Ce projet nous donnera les moyens de réaliser ces simulations. Nous souhaitons nous attaquer à trois frontières : celle des échelles spatiales, celle des échelles temporelles et celle du couplage multiphysique. Pour ce faire il réunit les trois organismes qui développent des modèles de climat en France : l’IPSL, Météo-France (dont fait partie le CNRM-GAME) et le CERFACS. B.3. Description du projet Le 4 septembre 2004 s’est tenu à Toulouse un atelier qui a permis de déterminer les verrous scientifiques et techniques qui doivent être levés pour apporter des réponses fondées aux questions posées par les responsables et les décideurs. Une dizaine de défis scientifiques majeurs ont été définis. Pour relever ces défis, il nous faut tout d’abord réaliser un saut qualitatif et quantitatif sur les échelles d’espace résolues. En effet, une grande partie de l’énergie est à des échelles non résolues par les modèles de climats actuels. Il nous faut ensuite être capable de simuler plus vite. Cette capacité est nécessaire pour réaliser des simulations longues afin de comprendre les variations lentes du climat, depuis la variabilité millénaire jusqu’aux cycles glaciaires. Simuler vite nous permettra aussi de réaliser des simulations d’ensembles et d’aborder l’étude du climat de façon statistique. Enfin, il nous faut progresser sur la complexité des systèmes modélisés. Le climat c’est tout d’abord la dynamique de l’océan et de l’atmosphère, mais c’est aussi le cycle de carbone avec sa chimie et sa biologie, la dynamique de la végétation et sa phénologie, la chimie atmosphérique, les aérosols, etc … L’objectif de ce projet est de développer une nouvelle génération de codes de climat massivement parallèles et multi-physique, de faire progresser l’efficacité des simulations numériques pour la modélisation du climat en développant la parallélisation des modèles et de leur couplage et en évoluant vers des systèmes modélisés plus complexe tant aux échelles globales que régionales. Atteindre ces objectifs demande de disposer de modèles exploitant de façon optimale les supercalculateurs actuels et futurs en France (IDRIS, CCRT, Météo-France, CINES, …) comme à l’étranger (Earth Simulator, Oak Ridge National Laboratory, DKRZ à Hamburg, CEPMMT à Reading, …). Au cours du projet, les modèles développés seront mis en œuvre dans trois applications innovantes, qui correspondent à des domaines où la recherche française est en pointe. Le projet CICLE permettra donc le développement et la démonstration à grande échelle d’applications innovantes en sciences du climat. Il favorisera la mutualisation de ressources entre les acteurs français, mais aussi avec les équipes européennes à travers PSI (voir partie B4). Le projet répond donc pleinement au deuxième objectif du programme ANR-CIGC. De nouvelles méthodes de parallélisation seront développées, pour obtenir des performances optimales séquentielles et parallèles sur les calculateurs visés, qui sont d’architectures variées. Ces méthodes seront appliquées aux différents sous-systèmes (dynamique atmosphérique et océanique, transport des composés atmosphériques, végétation, coupleur, etc …) ainsi qu’au couplage de l’ensemble. Les interfaces physiques et numériques entre les modèles seront reconsidérées, pour traiter les différentes résolutions et l’ajout modulaire de nouveaux sous-systèmes Contexte technique de départ La version du modèle de l’IPSL (IPCL CM4 v1) actuellement utilisée en production scientifique est optimisée pour les calculateurs vectoriels. La composante océanique dispose d’une version parallèle performante (parallélisme mémoire distribuée par MPI et mémoire partagée par OpenMP). Une maquette parallèle de la composante atmosphère (MPI) a été développée. L’assemblage des différentes composantes en mode parallèle est en cours. Les premières applications scientifiques avec la version parallèle du modèle de climat (IPSL CM4 v2) devraient débuter dès le début de l’année 2006. L’efficacité parallèle* de cette version du modèle de climat de l’IPSL sera limitée : nos objectifs scientifiques nous amènent à traiter des échelles de temps longues, ce qui limite la taille de grille à des dimensions bien inférieures à celles utilisées en météorologie. Nous avons en particulier besoin d’une version à très basse résolution pour des simulations très longues (simuler tout l’Holocène, soit 10 000 ans par exemple). L’IPSL travaille de plusieurs années en collaboration avec le Earth Simulator à Yokohama. Les modèles de l’IPSL ont été portés sur le Earth Simulator, et les performances de la comosatne océanique ont étét optimisées sur ces machines. Une collaboration a démarré avec Oak Ridge National Laboratory, et l’optimisation sur le Cray X1 a commencé. La version actuelle du modèle du système terre du CNRM-GAME est constituée principalement par la composante atmosphérique ARPEGE-Climat, parallèlisé avec MPI, couplé à la version parallèle du modèle d’océan OPA, via le coupleur OASIS du CERFACS. Seul le parallélisme de la composante atmosphérique est aujourd’hui exploité. Pour les applications régionales récentes, une version à résolution variable d’ARPEGE-climat a été utilisée dans les mêmes conditions de parallélisation. A titre expérimental, ce modèle a été couplé au modèle océanique de l’IPSL en configuration régionale sur la Méditerranée. Par ailleurs, aussi pour les simulations climatiques régionales à venir, une version climatique du modèle météorologique à aire limitée ALADIN permettant d’atteindre des résolutions plus fines est en cours d’expérimentation. Cette composante atmosphérique baptisée ALADIN-Climat, est aussi parallèle. L’efficacité parallèle des composantes atmosphériques fait l’objet de travaux associant Météo-France et le Centre Européen de prévision à moyen terme de Reading (CEPMMT). Par contre, un nouveau défi est de pouvoir faire fonctionner simultanément et dans des conditions optimales de parallélisme, les composantes couplées aux échelles globales (ARPEGEClimat à résolution variable couplé au modèle océanique global) et les composantes couplées aux échelles régionales (ALADIN-Climat couplé au modèle de la Méditerranée). (* Note : de façon aujourd’hui assez classique, nous distinguons la notion de « scalabilité » de celle d’ « efficacité ». Un modèle, un code, est « scalable » si ses performances ne se dégradent pas lorsque l’on augmente à la fois la taille du problème (points de grille ou nombre de degrés de liberté) et le nombre de processeurs. Il est « efficace » si l’on peut augmenter le nombre de processeurs sans dégrader les performances, à taille de problème fixée. En climatologie, le besoin de traiter de grandes périodes de temps met une forte pression sur la recherche d’efficacité, plutôt que sur la scalabilité.) Anticipant le besoin d’efficacité parallèle des modèles, le CERFACS a, dans le cadre de PRISM, un projet Européen du Vème PCRD (2002-2004), procédé à la ré-écriture complète du coupleur OASIS et offre maintenant une version préliminaire d’un coupleur et d’une librairie de couplage complètement parallélisée, OASIS4. Cette version préliminaire a déjà montré son efficacité dans plusieurs cas-tests, mais certains développements, et son utilisation dans des modèles couplés réels à composantes fortement parallèles, sont encore requis afin d’en faire un coupleur efficace, versatile et fiable. Travaux qui vont être menés dans le cadre du projet. Tâche 0 : Management L’objectif de cette tâche est d’assurer la cohérence globale du projet et une diffusion des résultats appropriée à la communauté. Deux rapports annuels seront rédigés, l’un court en milieu d’année, et un rapport étendu en fin de chaque année. Il sera organisé une réunion de lancement de projet, une réunion pléinière annuelle, et une réunion de fin de projet. La diffusion des résultats obtenus sera organisée principalement via les documentations des logiciels développés et des formations. L’analyse et la publication des résultats des simulations frontières réalisées avec les logiciels développés pendant le projet aideront à sa notoriété. Responsable : Olivier Marti, IPSL Taches 1 et 2 : Adaptation et développement des modèles de l’IPSL Ces tâches permettront de construire une version du modèle système Terre de l’IPSL à même de tirer profit d’une gamme étendue de calculateurs (IPSL CM4 v2), depuis des machines vectorielles faiblement parallèles jusqu’à des machines massivement parallèles. Elle permettra de développer et/ou finaliser la parallélisation de toutes les composantes du modèle de l’IPSL. Ces composantes seront assemblées, OASIS 3, servant de coupleur entre l’océan et l’atmosphère. Cette version sera documentée et remplacera la version actuelle du modèle uniquement vectorielle. Elle deviendra la version d’usage scientifique standard. Plus tard dans le projet le coupleur OASIS 4 sera implémenté et ses capacités parallèles mises en œuvre. Une série d’essais des codes, et des éventuellement simulations réelles sur les machines d’Oak Ridge National Laboratory (Cray et IBM), Earth Simulator (Nec), DKRZ (Hambourg) et les futurs calculateurs nationaux en France est prévue. L’IPSL a des accords de collaboration avec le Earth Simulator et avec Oak Ridge National Laboratory, et nous prévoyons plusieurs séjours là-bas. Ces essais conduiront à des optimisations tant séquentielles que parallèles. Nous avons découpé cette tâche en deux parties, l’une (1) centrée sur le développement de la composante atmosphérique, dont le responsable est Laurent Fairhead, IPSL, l’autre (2) sur l ‘assemblage du modèle système Terre, avec l’utilisation d’OASIS, dont la responsable est MarieAlice Foujols, IPSL. Le modèle développé devra être performant pour toutes les résolutions utilisées en production scientifique à l’IPSL (voir les simulations de la tâche 6). Responsables : Laurent Fairhead, IPSL et Marie-Alice Foujols, IPSL. Tâche 3 - Adaptation et développement du modèle couplé régional du CNRM-GAME Cette tâche a pour objet la mise en œuvre d’un nouveau modèle couplant un modèle de climat global à mailles lâches à un modèle de climat à mailles fines sur la Méditerranée. Elle débutera par la mise place et le test du forçage de la composante de basse résolution du modèle ALADIN-Climat par le modèle ARPEGE-Climat à résolution variable (« spectral nudging »). Ensuite, le couplage interactif entre les composantes océaniques régionale (modèle de la Méditerranée) et globale sera défini et implémenté. Enfin le couplage des composantes atmosphériques et océaniques sera mis en place via le coupleur OASIS 4 (tâche 4) afin d’aboutir à la réalisation d’un modèle couplé régional imbriqué dans un modèle couplé global fonctionnant de manière interactive dans sa composante océanique. Responsable : Serge Planton, CNRM-GAME Tâche 4 - Développement du coupleur OASIS 4 L’objectif de cette tâche et de finaliser le développement de la nouvelle version du coupleur OASIS 4 qui devra être efficace sur toutes les architectures de calculateurs utilisé ou utilisable pour la climatologie. Le travail débutera par une évaluation des fonctions restant à implémenter dans le coupleur OASIS 4 pour réaliser les couplages des simulations décrites en B.3 (méthodes d’interpolation, support de certains types de grilles, etc.). Un banc d’essais sera constitué pour tester en pratique les fonctions d’OASIS. Les fonctions identifiées seront intégrées à OASIS. Le banc d’essais permettra de valider les fonctionnalités et d’optimiser les performances. Responsable : Sophie Valcke, CERFACS Tâche 5 - Définition et expérimentation d’interfaces physiques Le modèle de l’IPSL utilise une interface évoluée à l’interface océan-atmosphère. Celle-ci est conçue pour permettre la conservation locale et globale de la chaleur et de l’eau. L’expérience acquise a permis de déterminer des voies d’amélioration. L’augmentation de la résolution des modèles oblige aussi à revoir la physique de l’interface. Nous travaillerons sur la répartition des flux d'eau et de chaleur à l'interface atmosphère-océan pour des mailles hétérogènes, avec prises en compte des propriétés locales des sous-surfaces (altitudes, types de végétation, etc …). Les aspects temporels du couplage atmosphère/surface seront étudiés. Nous étudierons l’incidence de la fréquence de couplage des algorithmes d'interpolation temporelle. Les méthodes développés seront évaluées sur des régions clefs, pour lesquelles les contrastes terre-océan ou terre-océan-glace sont particulièrements marqués. Responsable : Jean-Louis Dufresne, IPSL Tâche 6 – Réalisation des simulations A la fin du projet, nous réaliserons trois simulations qui seront des premières scientifiques. L’analyse des résultats produits, prévue hors de ce projet, permettra des progrès scientifiques importants grâce à l’apport du saut en résolution (résolution globale et résolution sur le domaine méditerranéen) et du couplage de nouvelles composantes physiques (en particulier la chimie atmosphérique). Ces simulations sont : Simulation du climat sur la période moderne, en couplant le modèle physique (dynamique océanique, dynamique atmosphérique, glace de mer, sol) au modèle du cycle du carbone, au modèle de végétation dynamique et au modèle de chimie-aérosols atmosphériques. Résolution envisagée : 360x180x40 pour l’atmosphère, 720x450x31 pour l’océan). Simulation du climat sur la période de l’Holocène, en couplant modèle dynamique cycle du carbone et végétation dynamique. La résolution sera très faible (entre 48x36x11 et 72x45x19 pour l’atmosphère, 92x76x31 pour l’océan). Si les performances atteintes le permettent, nous simulerons les 10 000 dernières années. Simulation du climat régional du domaine méditerranéen sur la période 1950-2050 (contrôle et scénario A2 de changement de la concentration des gaz à effets de serre) à partir d’un modèle couplé à aire limitée (résolution de 20 km dans l’atmosphère et de 9 à 12km sur la mer méditerranée) imbriqué dans un modèle couplé global (à résolution variable dans l’atmosphère atteignant 50km de résolution au-dessus de la méditerranée et de 30 à 200km dans l’océan global en dehors de la Méditerranée). Ces simulations demanderont des ressources importantes en temps de super calculateur et en moyens de stockage. Ces moyens seront fournis principalement par les partenaires. Une partie des simulations pourra être effectuée à l’étranger (Earth Simulator, ORNL). Responsables : Olivier Marti, IPSL et Samuel Somot, CNRM-GAME. Un tableau des délivrables est fourni en annexe A B.4. Retombée scientifiques et techniques Le projet CICLE nous donnera les outils permettant de réaliser des simulations frontières dans le domaine climatique. Il nous donnera la capacité d’utiliser dans ce domaine de recherche des machines du top 50, voir du top 10. Les utilisateurs des modèles de climat développés dans le projet CICLE seront les chercheurs du CNRM-GAME, ceux de l’IPSL, et quelques chercheurs de laboratoires partenaires comme le LGGE (Grenoble) ou le LPO (Brest). Les outils sont donc développés directement par les laboratoires, ce qui permet une excellente interaction entre utilisateurs et développeurs, un certain nombre de scientifiques ayant ces deux casquettes. L’IPSL comme le CNRM-GAME et le CERFACS organisent des formations et rédigent des documentations pour les utilisateurs des modèles. A l’IPSL, le conseil scientifique du Pôle de modélisation coordonne les actions de développement des modèles. Le Pôle de modélisation est organisé en groupes de travail qui sont consultés régulièrement tant sur les progrès qu’ils ont réalisés, et qui peuvent conduire à des évolutions du code de climat pour toute la communauté, que sur leurs demandes. Les résultats des simulations réalisées par ces différents groupes seront utilisés par des non modélisateurs. Sont concernés des groupes travaillant sur les mécanismes de la variabilité climatique à diverses échelles de temps. Les résultats seront aussi diffusés vers des chercheurs étudiant les impacts du climat sur l’hydrologie, l’agriculture, les «écosystèmes naturels ou autre (climats futurs) ou sur le développement et la migration des hominidés (climats du passé). Le projet CICLE a pour ambition de donner aux scientifiques les moyens de relever les défis posés lors de l’atelier « simulation climatique frontières » du 4 septembre 2004 à Toulouse. Ces orientations prises par la communauté française sont dans la lignée directe des recommandations du World Climate Research Program (http://www.wmo.ch/web/wcrp/wcrp-home.html) et de son projet « Coordinated Observation and Prediction of the Earth System » (COPES, http://www.wmo.ch/web/wcrp/copes.html). A l’IPSL comme à Météo-France, les codes de climat sont des grands codes qui capitalisent plusieurs années de savoir-faire. Les cycles de développement sont de l’ordre de la dizaine d’années, et plus pour certaines parties. Les organismes ont donc une longue expérience du développement pérenne. A l’IPSL, le Pôle de modélisation assure le développement à long terme du code, l’intégration des développements dans les versions de référence, avec une quinzaine d’ingénieurs. A Météo-France, les composantes atmosphériques des codes climatiques sont des versions adaptées des codes des modèles de prévision météorologique développés en commun par Météo-France et le Centre Européen de Prévision à Moyen Terme (Reading, Royaume-Uni). Les équipes de développement associées assurent la pérennité du code de prévision et de ses versions adaptées pour le climat au travers d’une gestion formelle des cycles de développement. Les nouvelles versions des composantes climatiques des modèles incluront naturellement les développements acquis au cours du projet. Par ailleurs, nos collaborations avec les industriels du calcul scientifique, par exemple dans PSI (PRISM Support Initiative, http://prism.enes.org/sustained), nous permettent de réaliser des développements qui resteront adaptés aux futurs calculateurs. B.5. Retombées industrielles et économiques escomptées (le cas échéant) Le projet ne comporte pas de retombées industrielles et économiques directes. Cependant, en raison de la motivation principale des développements techniques attendus, il présente tout au moins un intérêt en terme de transfert de connaissances vers le monde industriel et économique. Le changement climatique lié à l'activité humaine est en effet au cœur des préoccupations de société. L'outil numérique est le seul moyen d'évaluer l'ampleur du réchauffement planétaire attendu et les conséquences climatiques régionales de ce réchauffement. Il reste néanmoins de nombreuses incertitudes liées soit aux scénarios économiques permettant d'estimer les émissions des différents gaz à effet de serre et des aérosols, soit à la représentation du système climatique et de son évolution dans les modèles de climat. C’est à ce second aspect que le projet est rattaché. Il s’agit en effet de préparer la mise en œuvre d’une nouvelle génération de modèles dont les résultats contribueront aux travaux de synthèse réalisés à l’échelle internationale par le Groupe Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat (GIEC/IPCC). La place des équipes françaises dans ce processus d’expertise internationale est d’ores et déjà importante. Le maintien de cette place ne peut être assuré que par une mise à niveau des outils de modélisation notamment par leur adaptation aux machines les plus puissantes du moment. (*Note : les simulations françaises sont mises à disposition des communautés travaillant sur l’impact du climat sur l’économie à travers le projet ESCRIME (http://www.insu.cnrs.fr/web/article/art.php?art=1432) et en collaboration avec l’ONERC (Observatoire National sur les Effets du Réchauffement Climatique, http://www.ecologie.gouv.fr/rubrique.php3?id_rubrique=639). B.6. Organisation et pilotage du projet Le projet rassemble trois équipes représentant trois organismes: l’IPSL, Météo-France et le CERFACS. Ce sont les trois organismes en France qui développent des modèles de climat et réalisent les simulations climatiques, en particulier les scénarios futurs qui servent à la rédaction des rapports du GIEC/IPCC. Ces modèles partagent des éléments communs : le même code de dynamique océanique et le même coupleur. Un travail est en cours pour partager des éléments de la physique de l’atmosphère. Ces collaborations permettent à la France une présence forte sur la scène internationale, tant du point de vue scientifique que politique. Le projet CICLE permettra un renforcement de ces collaborations. Les organismes gardent cependant leur spécificité. L’IPSL avance vers l’intégration dans le modèle de climat des composantes du système Terre : cycle du carbone, chimie, sols, etc … Le CNRM-GAME développe un modèle système Terre dans l’optique de la simulation anthropocène, et est en pointe sur les études de régionalisation du climat. Le CERFACS apporte principalement ses compétences en analyse numérique, algorithmique, développement de logiciels, etc ... Présentation de l’IPSL L’activité de modélisation climatique de l’IPSL est coordonnée par le Pôle de Modélisation de l'IPSL qui rassemble des équipes venant de disciplines diverses : météorologie, océanographie, étude des surfaces continentales. Son objectif est l'étude de la variabilité naturelle et anthropique du système climatique dans ses dimensions physique, chimique ou et biochimique. Trois grandes échelles de temps sont prises en compte : (i) l'échelle saisonnière et interannuelle, qui constitue une référence importante pour la validation des modèles, les études de processus, et dont la prévision possible constitue un enjeu important ; (ii) l'échelle des décennies ou siècles à venir, où la contribution anthropique est essentielle ; (iii) l'étude des climats du passé, récent (dernier millénaire) ou plus ancien (quaternaire, …). Au plan scientifique, le développement de modèles s'appuie sur des études de processus qui sont développés dans les laboratoires. La relation modèles/données (et les techniques qui la sous-tendent : assimilation, évaluations statistiques) jouent un rôle important dans ces études. Le LSCE assurera la gestion administrative et financière pour toute l’équipe IPSL. Présentation du CERFACS Le CERFACS, Société Civile de Recherche entre le CNES, EADS, EDF, Météo-France et la SNECMA travaille à la résolution par modélisations et simulations numériques des problèmes scientifiques nécessitant le recours aux moyens de calculs les plus puissants. Pour ce faire, le CERFACS conçoit, optimise et évalue des outils et algorithmes qui tirent le meilleur parti des ordinateurs à hautes performances. Le CERFACS se spécialise en particulier dans le développement des logiciels de couplage pour la modélisation climatique et l’assimilation de données, OASIS et PALM. Le CERFACS développe également des projets de recherche dans ces deux domaines ainsi qu’aviation et environnement, mécanique des fluides numériques, et électromagnétisme. La coexistence, au sein d’une même équipe, d’actions de recherche et de développement permet un enrichissement mutuel bénéfique et permet au CERFACS de développer une étroite relation avec le monde industriel des grands groupes et des petites et moyennes entreprises et industries (PME/PMI) ainsi que de d’occuper une place importante dans plusieurs projets européens et français récents (PRISM, PREDICATE, DEMETER, ENSEMBLES, DYNAMITE, AMMA, DISCENDO, CYPRIM, …) Présentation du CNRM-GAME Le Centre National de Recherches Météorologiques est le département de Météo-France responsable de la conduite de la plupart des activités de recherche de l’établissement et de la coordination des recherches et développements conduits dans les autres départements. Pour mener à bien ses missions, le CNRM accueille environ 250 personnes sur postes permanents (dont un tiers de chercheurs), et une cinquantaine d’étudiants ou visiteurs. Certaines équipes du CNRM sont associées au CNRS au travers d’une unité de recherche associée : le GAME (Groupe d’Etude de l’Atmosphère Météorologique, URA1357). Le groupe de recherche sur le climat du CNRM-GAME compte une douzaine de chercheurs permanents, une douzaine d'ingénieurs ou techniciens, et une dizaine de non permanents (post-doctorants, étudiants en thèse, visiteurs étrangers). Les moyens de calcul du CNRM sont le supercalculateur Fujitsu VPP5000 de Météo-France, partagé entre la prévision numérique opérationnelle et les applications de recherche. Le groupe de recherches climatiques du CNRM contribue activement depuis le début des années 1990 aux recherches sur les conséquences du changement climatique, et depuis 1995 s'intéresse particulièrement au problème de la régionalisation du changement climatique. Au niveau Européen et sur ce thème, le CNRM a participé au projet RACCS du programme "Environnement et Climat" de la Commission Européenne. Ce projet était le premier projet coordonné d'études de l'impact régional d'un doublement du CO2 sur l'Europe par la simulation numérique (coordinateur B. Machenhauer, MPI). Le CNRM a également participé au projet MERCURE de ce même programme, qui vise à réduire les erreurs systématiques dans les simulations de modèles régionaux (coordinateur R. Jones, UKMO). Le projet PRUDENCE plus récent avait pour objectif de regrouper les divers modèles climatiques régionaux Européens pour faire une expérience coordonnée, une synthèse, et une base de données sur le changement climatique des années 2070-2100 (coordinateur J. Christensen, DMI). Il est actuellement impliqué dans le projet européen ENSEMBLES du 6ième PCRD, et plus particulièrement dans son volet régionalisation du changement climatique. Toujours sur le thème de la régionalisation du climat, mais au niveau national, le CNRM a participé au projet ECLAT et a utilisé les résultats de 10 ans d'adaptation régionale réalisés dans le cadre du projet RACCS pour évaluer l'impact sur la France du doublement du taux de CO2. Il a ensuite été impliqué, et est encore impliqué, dans plusieurs projets du programme « Gestions et Impacts du Changement Climatique » en particulier pour l’élaboration et la réalisation de scénarios de changement climatique sur la France, mais aussi pour certaines études d’impact de ces changements (événements météorologiques extrêmes, hydrologie de bassins fluviaux) . Gouvernance La gouvernance sur projet repose sur un coordinateur, Olivier Marti (IPSL), un comité de pilotage constitué d’un responsable par organisme (Olivier Marti, IPSL ; Sophie Valcke, CERFACS et Serge Planton, CNRM-GAME), et par les responsables des tâches. La cohérence des travaux sera assurée par des réunions régulières entre le coordinateur et les responsables de tâches. Le comité de pilotage assura que les travaux programmés et réalisés correspondent aux objectifs scientifiques du projet. CICLE IPSL Coordonate ur IPSL MЋtЋo-France CERFACS T‰che 1 T‰che 2 Comi tЋ de p ilotage .... T‰che 6 B.7. Propriété intellectuelle : A l’IPSL, le modèle d’océan NEMO est diffusé sous licence Cecill (http://www.cecill.info) depuis mi 2005, c’est-à-dire depuis le dernier changement majeur de version. NEMO comprend la composante dynamique océanique (OPA), la composante dynamique et hydrodynamique de la glace de mer (LIM) et la composante de biogéochimie océanique (TOP). La décision de principe de passer toutes les composantes de l’IPSL sous ce statut a été prise. Cela se fera au fur et à mesure des changements de version des modèles. Les logiciels OASIS 3 et OASIS 4 sont diffusés sous la licence « Publique Générale GNU Limitée » (Lesser General Public License – LGPL, voir http://www.gnu.org/copyleft/lesser.html). Cette licence est destinée à garantir la liberté de partager et de modifier les logiciels libres, et à s'assurer que ces logiciels sont effectivement accessibles à tout utilisateur ; elle est conçue pour assurer la liberté de distribuer des copies des programmes, gratuitement ou non, de recevoir le code source ou de pouvoir l'obtenir, de modifier les programmes ou d'en utiliser des éléments dans de nouveaux programmes. Annexe A : tableau des délivrables Échéance (mois) 0.1 0.2 1 Adaptation et développement des modèles de l’IPSL – Composante atmosphérique X X 1.1 Modèle LMDZ/ORCHIDEE parallèle, et rapport sur les performances. 12 mois. 1.2 Finalisation de la parallélisation MPI de LMDZ. Parallélisation du modèle de sol ORCHIDEE. LMDZ/ORCHIDEE parallèle, en MPI, sur un calculateur parallèle / vectoriel LMDZ/ORCHIDEE parallèle, en MPI, sur une machine massivement scalaire Parallélisation mixte MPI/OpenMP de LMDz, puis intégration de ORCHIDEE Tests de performance LMDZ/ORCHIDEE sur les cibles recherchées : calculateurs vectoriels, calculateurs massivement parallèles avec des nœuds de 1 à 4 processeurs. Calculateurs parallèles à gros nœuds SMP (8-32 processeurs ou plus). Optimisations. Parallélisation du modèle de chimie atmosphérique INCA, et intégration à LMDZ parallèle. Tests de performance LMDZ/ORCHIDEE/INCA sur les cibles recherchées : calculateurs vectoriels, calculateurs massivement parallèles avec des nœuds de 1 à 4 processeurs. Calculateurs parallèles à gros nœuds SMP (8-32 processeurs ou plus). Optimisations. Modèle LMDZ/ORCHIDEE/ INCA parallèle, et rapport sur les performances. 24 mois. 2 Adaptation et développement des modèles de l’IPSL – Modèle système Terre 2.1 Modèle système IPSLCM4 v2 parallèle (LMDZ/ORCHIDEE /NEMO/OASIS 3). 18 mois. 2.2 Modèle système IPSLCM4 v3 parallèle (LMDZ/ORCHIDEE /NEMO/INCA/OASI S 4). 30 mois. 3 Adaptation et développement du modèle couplé régional du CNRM-GAME 3.1 Modèle ALADINClimat imbriqué dans ARPEGEClimat à résolution variable. 6 mois. Mise en place et test du forçage de la composante de basse résolution du modèle ALADIN-Climat par le modèle ARPEGE-Climat à résolution variable (« spectral nudging »). X X Parten aires Tous X X Tous IPSL X Passage à la nouvelle version de OPA (OPA8 -> NEMO/OPA 9), qui comprend la parallélisation du modèle de glace LIM. Assemblage des composantes parallèles NEMO/LMDZ/ORCHIDEE/OASIS 3 pour former le modèle système Terre complet. Tests de performance du modèle complet sur plusieurs architectures, selon les machines disponibles. Optimisation des performances parallèles et séquentielles (scalaires) de nos modèles. Utilisation de méthodes de détection d’architecture et d’optimisation automatique. Diffusion du modèle couplé optimisé pour les différentes architectures pour études scientifiques standards. Interfaçage d’OASIS4 dans les modèles globaux. Version du modèle système Terre avec le module de chimie atmosphérique et d’aérosols INCA. Tests de performance du modèle complet sur plusieurs architectures, selon les machines disponibles. Optimisation des performances parallèles et séquentielles (scalaires) de nos modèles. Utilisation de méthodes de détection d’architecture et d’optimisation automatique. 36 Rapports complets à 12, 24 et 36 mois X 30 Rapports d’étapes à 6, 18 et 30 mois 24 Management 18 0 Tâches associées, commentaires 12 Délivrables 6 # IPSL X IPSL X X CNRM -GAME 3.2 Modèle de la Méditerranée interagissant avec modèle océanique global. 18 mois. 3.3 Modèle ALADINClimat / Méditerranée imbriqué dans le couplé global ARPEGE-Climat à résolution variable / océan global. via OASIS4. 30 mois 4 Développement du coupleur OASIS 4 4.1 Rapport sur les fonctionnalités à intégrer à OASIS. 6 mois. Evaluation des fonctions restant à implémenter dans le coupleur OASIS4 pour réaliser les couplages des simulations décrites en B.3 (méthodes d’interpolation, support de certains types de grille, etc.) 4.2 OASIS 4. 12 mois. Constitution d’un banc d’essai pour tester en pratique les fonctions d’OASIS. Intégration dans OASIS4 des fonctions identifiées. 5 Définition et expérimentation d’interfaces physiques Mise en place et test du couplage interactif entre la composante globale et la composante régionale du modèle océanique couvrant la Méditerranée. CNRM GAME, IPSL X Interfaçage d’OASIS4 dans les modèles globaux et régionaux. CNRM GAME, CERF ACS X X Tous CERF ACS 5.1 Nouvelle interface physique et numérique. Répartition des flux d'eau et de chaleur à l'interface atmosphère-océan pour des mailles hétérogènes. Reécriture de l'interface : prise en compte de l'altitude réelle des sous-surfaces et du courant océanique. Idem, mais avec les flux de quantités de mouvement. Evaluations sur des régions clefs. X IPSL 5.2 X Nouveaux algorithmes de couplage temporel Aspects temporels du couplage atmosphère/surface. Fréquence de couplage, algorithme d'interpolation temporel. X IPSL 6.1 Simulation du climat global, avec le modèle système Terre. 36mois. Simulation du climat global, avec le modèle système Terre de l’IPSL(incluant cycle du carbone et chimie atmosphérique). X IPSL 6.2 Réalisation des simulations Simulation du climat global de l’Holocène. 36mois. Simulation du climat global de l’Holocène, basse résolution, plusieurs milliers d’années, avec le modèle système Terre de l’IPSL. Couplage climat-cycle du carbone, dynamique de la végétation. X IPSL 6.3 6 Simulation régionale sur le domaine méditerranéen. 36mois. Simulation régionale sur le domaine méditerranéen avec le modèle couplé régional imbriqué dans le modèle couplé global. X CNRM -GAME NEMO : composante océanique, regroupant la partie dynamique océanique OPA, la partie glace de mer LIM et la partie biogéochimie marine TOP. Développé à l’IPSL, utilisé par l’IPSL, le CNRM-GAME, et plusieurs partenaires européens. LMDZ : composante dynamique atmosphérique de l’IPSL, dynamique en point de grille. INCA : module chimie et aérosols atmosphériques. Intégré à LMDZ. ORCHIDEE : regroupe le module de transferts sol-végétation-atmosphère SECHIBA, le module de phénologie et du cycle du carbone végétal STOMATE et le module de végétation dynamique LPJ. Couplé à LMDZ par une interface Fortran. Développé à l’IPSL. OASIS : coupleur. Prend en charge la communication entre les composantes océaniques (NEMO) et atmosphérique (LMDZ ou ARPEGE). Plusieurs protocoles de communication sont disponibles (messages MPI2 ou MPI1, segments de mémoire partagées, etc …). Effectue les interpolations et opérations ad hoc. ARPEGE : modèle de dynamique atmosphérique de Météo-France à couverture globale. Dynamique spectrale. ALADIN : modèle de dynamique atmosphérique de Météo-France à couverture régionale. Annexe B : publications des partenaires IPSL : documents techniques et grand public The new IPSL climate system model: IPSL-CM4, Note du Pôle de Modélisation n 26 , ISSN 1288-1619 Marti O., P. Braconnot, J. Bellier, R. Benshila, S. Bony, P. Brockmann, P. Cadule, A. Caubel, S. Denvil, J.-L. Dufresne, L. Fairhead, M.-A. Filiberti, M.-A. Foujols, T. Fichefet, P. Friedlingstein, H. Gosse, J.-Y. Grandpeix, F. Hourdin, G. Krinner, C. Lévy, G. Madec, I. Musat, N. de Noblet, J. Polcher and C. Talandier. Les simulations IPSL réalisées dans le cadre de l’IPCC : http://mc2.ipsl.jussieu.fr/simules.html Les animations « grand public » : http://mc2.ipsl.jussieu.fr/anim.html Braconnot, P., 2003: La modélisation du climat. Clefs CEA, 47, 16-22. Braconnot, P., P. Friedlingstein, and J. L. Dufresne, 2003: Le climat de demain: inquiétudes face à l'augmentation de la teneur atmosphérique en gaz à effet de serre. Flux, 223, 49-55. IPSL : Publications récentes en modélisation du climat (2003 et 2004) Bauer, S. E., Y. Balkanski, M.Schulz, D.Hauglustaine, and F. Dentener. 2003, Heterogeneous Chemistry on Mineral Dust Aerosol Surfaces: Influence on the Global Tropospheric Ozone Budget and Comparison to Observations, soumis à J. Geophys. Res. Bonfils C., N. de Noblet-Ducoudré, J. Guiot, P. Bartlein, and PMIP participants : Some mechanisms of midHolocene climate change in the mid- to high-northern latitudes, inferred from comparing PMIP models to data. Version révisée renvoyée à ‘Climate Dynamics’. Bony S, J-L Dufresne, H Le Treut, J-J Morcrette and C Senior, 2004 : On dynamic and thermodynamic components of cloud changes. Climate Dynamics, 22, 71–86. Boucher , O., M. S. Reddy, L. Bopp, O. Aumont, J.-L. Dufresne, and M. Pham, 2003, Changes in the sulphur and sea-salt atmospheric cycles and radiative impacts in a warming climate, Q. J. R. Meteorol. Soc., en préparation. Donnadieu Y., Fluteau F., Ramstein G., Ritz C., Besse J., 2003. Is there a conflict between the Neoproterozoic Doutriaux-Boucher, M., and J. Quaas : Evaluation of cloud thermodynamic phase parameterizations in the LMDZ GCM by using POLDER satellite data /Geophys. Res. Lett./, 31, L06126, doi :10.1029/2003GL019095, 2004. Duvel J.P., Roca R. and, Vialard J., 2004 : Ocean Mixed Layer Temperature Variations Induced by Intraseasonal convective Perturbations over the Indian Ocean. J. Atmos. Sci., 61, No. 9, 1004-1023. Friedlingstein, P., Dufresne, J.-L., Cox, P.M., and Rayner, P., How positive is the feedback between climate change and the carbon cycle, Tellus, 55B, 692-700, 2003 Jost, A., D. Lunt, M. Kageyama, A Abe-Ouchi, O Peyron, P.J. Valdes, et G. Ramstein, 2004. High resolution simulations of the Last Glacial Maximum climate over Europe: a solution to discrepancies with continental paleoclimatic reconstructions? Climate Dynamics, in revision. Kageyama, M., S. P. Harrison, A. Abe-Ouchi, 2004. The depression of tropical snowlines at the Last Glacial Maximum: what can we learn from climate model experiments? Quaternary International, accepté. Khodri M., Ramstein G., de Noblet-Ducoudré N., Kageyama M., 2003. Sensitivity of the northern extratropics hydrological cycle to the changing insolation forcing at 126 and 115 ky BP. Clim. Dyn. 21, 273-287. Khodri M., Ramstein G., Paillard D., Duplessy J.C., Kageyama M., Ganopolski A., 2003. Modelling the climate evolution from the last interglacial to the start of the last glaciation: the role of Arctic Ocean freshwater budget. Geophys. Res. Lett. 30(12), 1606, 10.1029/2003GL017108. Latif M, Sperber K, Arblaster J, Braconnot P, Chen D, Colman A, Cubasch U, Davey M, Delecluse P, De Witt D, Fairhead L, Flato G, Ji M, Kimoto M, Kitoh A, Knutson T, Le Treut H, Manabe S, Marti O, Mechoso C, Meehl GA, Oberhuber J, Power S, Roeckner E, Terray L, Vintzileos A, Voss R, Wang B, Washington WM, Yoshikawa I, Tu J, Zebiak S, 2003, ENSIP : The El-Niño Intercomparison Project. Clim. Dyn., 18, 255 –276. Lengaigne, M., E. Guilyardi, J.-P. Boulanger, C. Menkes, P. Inness, P. Delecluse and J. M. Slingo (2003): Coupled mechanisms involved in the triggering of El Nino by a Westerly Wind Event. Clim Dyn. Submitted Lengaigne, M., J.-P. Boulanger , C. Menkes, S. Masson, P. Delecluse et G. Madec, Ocean response to the March 1997 westerly wind event, J. Geophys. Res., sous presse. Lunt D, de Noblet-Ducoudré N, Charbit S, 2004. Effects of a melted Greenland ice sheet on climate, vegetation, and the cryosphere. Climate Dynamics, on-line first Menon, S., J.-L. Brenguier, O. Boucher, P. Davison, A.D. Del Genio, J. Feichter, S. Ghan, S. Guibert, X. Liu, U. Lohmann, H. Pawlowska, J.E. Penner, J. Quaas, D.L. Roberts, L. Sch¨uller, and J. Snider : Evaluating aerosol/cloud/radiation process parameterizations with single column models and ACE-2 cloudy column observations. Geophys. Res./, 108, 4762, doi :10.1029/2003JD003902, 2003. Perron, S., Bourquin, S., Fluteau, F., Guillocheau, F., Impact of the climate on the preservation of fluvial system: paleoenvironment reconstructions and climate simulations of the Lower Triassic, soumis à Bull. Soc. Geol. Fr. Quaas, J., O. Boucher, and F.-M. Br´eon : Aerosol indirect effects in POLDER satellite data and in the Laboratoire de Météorologie Dynamique-Zoom (LMDZ) general circulation model J. Geophys. Res./, 109, D08205, doi :10.1029/2003JD004317, 2004. Quaas, J., O. Boucher, J.-L. Dufresne, and H. Le Treut : Impacts of greenhouse gases and aerosol direct and indirect effects on clouds and radiation in atmospheric GCM simulations of the 1930 - 1989 period. /Clim. Dyn./, in press. Quaas, J., The aerosol indirect effect : Parameterization in large-scale models and evaluation with satellite data. Thèse de doctorat de l’´Ecole Polytechnique, 157pp., 2003 Xavier P.K., B.N. Goswami and J.P. Duvel, 2004 : Forced and internal interannual variability of the Indian Monsoon. J. Climate. Submitted. Zhao Y., P. Braconnot, O. Marti, S.P. Harrison, C. Hewitt, A. Kitoh, Z. Liu, U. Mikolajewicz, B. Otto-Bliesner, S.L.Weber, A multi-model analysis of ocean feedback on the African and Indian monsoon during the midHolocene, en révision. CERFACS : publications récentes en modélisation du climat (2004 et 2005) Caminade, C., L. Terray and E. Maisonnave, 2005 : West African Monsoon System response to greenhouse gas and sulfate aerosols forcing under two emissions scenarios. A paraître dans Clim. Dyn. Cassou, C., C.Deser, L.Terray, J.W.Hurrell, et M.Drevillon, 2004: Summer Sea Surface Temperature Conditions in the North Atlantic and their Impact upon the atmospheric circulation in early winter. J. Climate, 17, 33493363. Cassou, C., L. Terray, A.S. Phillips, 2005: Tropical Atlantic influence on European Heatwaves. J.Climate, 18, 2805-2811. Cassou, C., L.Terray, J.W.Hurrell et C.Deser, 2003: North Atlantic winter climate regimes: spatial asymmetry, stationarity with time and oceanic forcing. J. Climate, 17, 1055-1068. Cibot, C., E. Maisonnave, L. Terray et B. De Witte, 2005: Mechanisms of tropical Pacific interannual-to-decadal variability in the ARPEGE/ORCA global coupled model. Clim. Dyn., 24, 823—842 Collins, M., M. Botzet, A. Carril, H. Drange, A. Jouzeau, M. Latif, S. Masina, O.H. Otteraa, H. Pohlmann, A. Sorteberg, R. Sutton, L. Terray, 2005: Interannual-to-decadal predictability: a multi-perfect-model-ensemble study. J.Climate, sous presse. Drevillon, M., C.Cassou, et L.Terray, 2003: Model study of the wintertime atmospheric response to fall tropical Atlantic sea-surface-temperature anomalies. Quart. J. Roy. Meteorol. Soc, 129, 2591-2611. Terray, L., M.E. Demory, M. Déqué, G. De Coetlogon, E. Maisonnave, 2004: Simulation of late twenty-first century changes in wintertime atmospheric circulation over Europe due to anthropogenic causes. J.Climate, 17, 4630—4635 Tourre, Y. M., C.Cibot, L.Terray, W.B.White, B.Dewitte, 2005: Quasi-decadal and inter-decadal climate fluctuations in the Pacific Ocean from a CGCM. Geophys. Res. Lett., 32. Valcke, S., E.Guilyardi, C.Larsson, 2004 : PRISM and ENES: A European approach to Earth system modelling, Concurrency Computat.: Pract. Exper., 17, pp.1-16. CNRM-GAME : Publications récentes en modélisation du changement climatique Ashrit R.G., H. Douville, K. Rupa Kumar, 2003 : Response of the Indian Monsoon and ENSO-monsoon teleconnection to enhanced greenhouse effect in transient simulations of the CNRM coupled model. Journal of the Meteorological Society of Japan, vol 81, n° 4, 779-803. Camberlin P., F. Chauvin, H. Douville, Y. Zhao., 2004 : Simulated ENSO-tropical rainfall teleconnections and their changes under enhanced greenhouse gases conditions. Climate Dynamics (on line first), doi : 10 1007/s00382-004-0460-7. Cazenave, A., P.C.D. Milly, H. Douville, J. Benveniste, P. Kosuth and D. Lettenmanier, 2004 : Space Techniques Used to Measure Change in the Terrestrial Waters. EOS, Transactions, AGU, 85, 59-60. Danis P.A., U. Von Grafenstein, V. Masson-Delmotte, S. Planton, D. Gerdeaux, J.M. Moisselin, 2004 : Vulnerability of two European lakes in response to future climatic changes. Geophys. Res. Let., 31, L21507, doi: 10.1029/2004GL020833. Douville, H., J.M. Moisselin, et J. Noilhan, 2004 : Impact des changements climatiques d'origine anthropique sur les eaux continentales - Rapport rédigé à la demande de l'Académie des Sciences. Note de Centre du GMGEC n°89, 23 pp. Frei, C., Christensen, J.H., Déqué, M., Jacob, D., Jones, R.G., and Vidale, P.L., 2003. Daily precipitation statistics in regional climate models: evaluation and intercomparison for the European Alps. J. Geophys. Res., 108, ACL 91-19. Gibelin A-L., M. Déqué, 2003: Anthropogenic climate change over the Mediterranean region simulated by a global variable resolution model, Clim. Dyn., 20,327-339. Hagemann S., Machenhauer B., Jones R.G., Christensen O.B., Déqué M., Jacob D. and Vidale P.L., 2004: Evaluation of water and energy budgets in regional climate models applied over Europe. Climate Dynamics, 23, 547-567. Maynard, K., J-F. Royer, 2004 : Impact of realistic deforestation on West African monsoon. Climate Dynamics, 22, 343-358. Maynard, K., J-F. Royer., 2004 : Sensitivity of a general circulation model to land surface parameters in African tropical deforestation experiments. Climate Dynamics, 22, 555-572. Planton, S., 2003: A l’échelle des continents : le regard des modèles. C.R. Geoscience, 335, 535-543. Terray L., Demory M.E., Déqué M., de Coetlogon G. and Maisonnave E., 2004 : Simulation of late tewenty-first century changes in wintertime atmospheric circulation over Europe due to anthropogenic causes. Journal of Climate, 17, 4630-4635. Voldoire, A., J-F Royer, 2004 : Tropical deforestation and climate variability. Climate Dynamics, 22, 857-874. Programme de Recherche "Calcul Intensif et Grilles de Calcul" Appel à projets 2005 – Fiche de synthèse des demandes d'aide CICLE Acronyme du projet : CICLE Nom du partenaire Type de partenaire Aide demandée Année 1 Aide demandée Année 2 Aide demandée Année 3 Aide demandée Total 1 IPSL (CNRS) Public 143 387,97 € 117 387,97 € 116 451,97 € 377 227,92 € 2 CERFACS Privé 20 204,00 € 27 585,00 € 27 585,00 € 75 374,00 € 3 CNRM-GAME (CNRS) Public 68 536,00 € 58 136,00 € 58 136,00 € 184 808,00 € 232 127,97 € 203 108,97 € 202 172,97 € 637 409,92 € Total Note : le tableau ci-dessus doit être fourni également sous forme d'une feuille de calcul Excel. Programme de Recherche "Calcul Intensif et Grilles de Calcul" Appel à projets 2005 – Fiche partenaire public IPSL Acronyme du projet : CICLE Numéro du partenaire : 1 Nom du laboratoire (sigle développé) : Institut Pierre Simon Laplace (representé par le LSCE) Adresse : CEA Saclay – DSM/LSCE Bât 701 – F91191 Gif-sur-Yvette Cédex Organisme(s) de rattachement (université, CNRS, INRIA, …) : CNRS Code du laboratoire : UMR 1572 Responsable scientifique ou technique du projet (contact pour l'instruction du dossier) Nom : Marti Prénom : Olivier Fonction : Chef d’équipe Adresse postale : CEA Saclay – DSM/LSCE Bât 701 – F91191 Gif-sur-Yvette Cédex Tél : +33 1 69 08 77 27 Fax : +33 1 69 08 30 73 Mel : [email protected] Nombre de personnes affectées au projet : 19 (62 homme mois chaque année) permanents Nombre et catégorie des salariés (Pr/PH/DR/MCU/MCUPH/IR/TR/Post doctorants, ..) : 3 chercheurs CEA, 6 ingénieurs CEA, 5 ingénieurs CNRS, 4 chercheurs CNRS, 1 ingénieur Correspondant administratif et financier du projet (contact pour l'instruction du dossier) N° SIRET : 18008901300635 Adresse postale : Code APE : 732Z Responsable administratif et financier : Fonction : Responsable d’équipe de gestion Adresse postale : CEA Saclay – DSM/LSCE Bât 701 – F91191 Gif-sur-Yvette Cédex Nom : Roussel Prénom : Delphine Tél : 01 69 08 96 95 Fax : 01 69 08 77 16 Mel : [email protected] Visa d'un responsable ayant pouvoir de contracter et d'engager juridiquement l'organisme Nom : Turpin Prénom : Laurent Fonction : Directeur du LSCE Adresse postale : CEA Saclay – DSM/LSCE Bât 701 – F91191 Gif-sur-Yvette Cédex Tél : +33 1 69 08 77 11 Fax : +33 1 69 08 77 16 Mel : [email protected] Le signataire s’engage à mettre en oeuvre tous les moyens nécessaires à la réalisation de l’opération aidée dans les conditions prévues par le document d'Appel à Projets et par le document "Règlement relatif aux modalités d’attribution des aides du GIP Agence Nationale de la Recherche" documents dont il reconnaît avoir pris connaissance et souscrire aux obligations qui en découlent en ce qui le concerne. Signature : Programme de Recherche "Calcul Intensif et Grilles de Calcul" Appel à projets 2005 – Fiche de demande d'aide partenaire public IPSL Acronyme du projet : CICLE Numéro du partenaire : 1 Nom du laboratoire : Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement Estimation du coût marginal du projet pour le laboratoire : Année 1 Dépenses de personnel (1) Post-doctorant Ingénieur Equipements de R&D (3) Achats de petits matériels, de consommables etc. (3) Prestations (2) (3) : Année 2 Total (Euros) Année 3 Nbre d’unit és Coût unitai re Coût total Nbre d’unit és Coût unitair e Coût total Nbre Coût d’unités unitair e Coût total 12 12 3358 2897 40 298 34 774 12 12 3358 2897 40 298 34 774 12 12 40 298 34 774 3358 2897 40 298 34 774 10 000 5 000 4 100 19 100 Frais de missions (3) 32 800 32 800 32 000 98 400 Frais généraux (4 % des dépenses) Total (Euros) 5 515 € 4 515 € 4 478 € 14 508 € 143 388 € 117 388 € 116 451 377 228 € Aide demandée (Euros) 143 388 € 117 388 € 116 451 377 228 € Information scientifique et technique Propriété industrielle Faisabilité technique Conception, analyse de la valeur Essais, tests, caractérisation Prototypage Etudes économiques Autres prestations (1) Personnel non statutaire directement affecté au projet exprimé en hommes mois. Les dépenses éligibles se limitent aux salaires et aux charges sociales. (2) Chiffré par type de prestation (3) Y compris TVA non récupérable. Evaluation (pour information) du coût complet du projet pour le laboratoire FONCTIONNEMENT EQUIPEMENT (2) 20 000,00 € (1) Dépenses de personnel (3) Prestations de service (1) 901 511,12 € - € Autres dépenses de fonctionnement (1) Total fonctionnement 132 008,77 € 1 033 519,89 € (1) Coût HT majoré le cas échéant de la TVA non récupérable (2) Équipement : matériel dont la valeur unitaire est supérieure à 4 000 euros HT (3) Dépenses de personnel y compris les charges sociales. TOTAL 1 053 519,89 € Programme de Recherche "Calcul Intensif et Grilles de Calcul" Appel à projets 2005 – Fiche partenaire privé CERFACS Acronyme du projet : CICLE Numéro du partenaire : 2 Nom ou Raison sociale de l'entreprise : Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique (CERFACS) N° SIRET : 40787543400018 Adresse du siège social : CERFACS 42, avenue Gaspard Coriolis 31057 TOULOUSE CEDEX 1 Code APE : 731Z Forme juridique actuelle : Société civile Date de création de l'entreprise : 1/02/96 Effectif de l'entreprise : 85 En cas d'appartenance à un groupe : Nom du groupe : Effectif du groupe : Etablissement où seront effectués les travaux Nom de l'établissement CERFACS Adresse de l'établissement : 42, avenue Gaspard Coriolis 31057 TOULOUSE CEDEX 1 Responsable technique du projet (contact pour l'instruction du dossier) Nom : Valcke Adresse postale : CERFACS 42, avenue Gaspard Coriolis 31057 TOULOUSE CEDEX 1 Tél : 05 61 19 30 76 Prénom : Sophie Fonction : IR Fax : 05 61 19 30 30 Mel : [email protected] Responsable administratif et financier du projet (contact pour l'instruction du dossier) Nom : Roffi Adresse postale : CERFACS 42, avenue Gaspard Coriolis 31057 TOULOUSE CEDEX 1 Tél : 05 61 19 30 03 Prénom : Dominique Fonction: Responsable Financier Fax : 05 61 19 30 30 Mel : [email protected] Visa d'un responsable ayant pouvoir de contracter et d'engager juridiquement l'entreprise Nom : André Prénom : Jean-Claude Fonction : Directeur Adresse postale : CERFACS - 42, avenue Gaspard Coriolis - 31057 TOULOUSE CEDEX 1 Tél : 05 61 19 30 31 Fax : 05 61 19 30 30 Mel : [email protected] Le signataire s’engage à mettre en oeuvre tous les moyens nécessaires à la réalisation de l’opération aidée dans les conditions prévues par le document d'Appel à Projets et par le document "Règlement relatif aux modalités d’attribution des aides du GIP Agence Nationale de la Recherche"i, documents dont il reconnaît avoir pris connaissance et souscrire aux obligations qui en découlent en ce qui le concerne. Signature : Programme de Recherche "Calcul Intensif et Grilles de Calcul" Appel à projets 2005 – Fiche de demande d'aide partenaire privé CERFACS Acronyme du projet : CICLE Numéro du partenaire : 2 Nom ou Raison sociale de l'entreprise : Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique (CERFACS) Estimation (en coûts complets H.T.) du projet pour l'entreprise : Année 1 Nbre Coût Coût d’unité unitaire total s Amortissements d’équipements 1000 de R&D Dépenses de personnel (1) 471 41 19311 Ingénieur de recherche 0 0 0 Ingénieur d'études Prestations de service (2) : Information scientifique et technique Propriété industrielle Faisabilité technique Conception, analyse de la valeur Essais, tests, caractérisation Prototypage Etudes économiques Autres prestations Frais de mission 6000 Autres dépenses de fonctionnement Dépenses liées à l'utilisation d'autres équipements de R&D que ci-dessus (3) Autres dépenses (3) Frais (assistance, encadrement, coût de structure) (4) 14097 Total H.T. (Euros) Aide demandée (Euros) (1) (2) (3) (4) Année 3 Nbre Coût Coût d’unités unitaire total Nbre Coût Coût d’unités unitaire total 1000 1000 471 371 41 23 19311 8533 6000 471 371 6000 20326 40408 20204 Total (Euros) Année 2 20326 55170 27585 3000 41 23 19311 8533 57933 17066 18000 54749 55170 150748 27585 75374 Personnel directement affecté au projet, chiffré en hommes mois par catégorie de personnel. Chiffré par type de prestation Justifiées selon une procédure de facturation interne Ces frais seront remboursés jusqu’à un plafond défini par les règles propres au GIP ANR. Ce plafond est calculé en fonction des éléments donnés dans le tableau (frais de personnel, équipement, …) Note : En cas de décision de financement de ce projet, le porteur de projet devra alors fournir un dossier complémentaire comportant un planning de déroulement du projet et des documents administratifs et financiers (entreprises, laboratoires et/ou associations) dont la liste lui sera précisée. Programme de Recherche "Calcul Intensif et Grilles de Calcul" Appel à projets 2005 – Fiche partenaire public CNRM-GAME Acronyme du projet : CICLE Numéro du partenaire : 3 Nom du laboratoire : Centre National de Recherches Météorologiques - Groupe d’Etude de l’Atmosphère Météorologique Adresse : Météo-France – CNRM-GAME – 42 avenue Gaspard Coriolis – 31057 Toulouse cedex1 Organisme(s) de rattachement (université, CNRS, INRIA, …) : CNRS Code du laboratoire : URA1357 Responsable scientifique ou technique du projet (contact pour l'instruction du dossier) Nom : PLANTON Prénom : Serge Fonction : Responsable de groupe de recherche Adresse postale : Météo-France – CNRM-GAME/GMGEC – 42 avenue Gaspard Coriolis – 31057 Toulouse cedex1 Tél : +33 (0)5 61 07 93 76 Fax : +33 (0)5 61 07 96 10 Mel : [email protected] Nombre de personnes affectées au projet : 5 Nombre et catégorie des salariés (Pr/PH/DR/MCU/MCUPH/IR/TR/Post doctorants, ..) : 3 Correspondant administratif et financier du projet (contact pour l'instruction du dossier) N° SIRET :18008901300676 Code APE : 732Z Adresse postale : Météo-France – CNRM-GAME/DAG – 42 avenue Gaspard Coriolis – 31057 Toulouse cedex1 Responsable administratif et financier : Nom : MACARI Prénom : Samuel Fonction : Responsable d’équipe de gestion Adresse postale : Météo-France – CNRM-GAME/DAG – 42 avenue Gaspard Coriolis – 31057 Toulouse cedex1 Tél : +33 (0)5 61 07 93 65 Fax : +33 (0)5 61 07 96 00 Mel : [email protected] Visa d'un responsable ayant pouvoir de contracter et d'engager juridiquement l'organisme Nom : POITEVIN Prénom : Joël Fonction : Directeur-Adjoint CNRM-GAME Adresse postale : Météo-France – CNRM-GAME/D – 42 avenue Gaspard Coriolis – 31057 Toulouse cedex1 du Tél : +33 (0)5 61 07 93 69 Fax : +33 (0)5 61 07 96 00 Mel : [email protected] Le signataire s’engage à mettre en oeuvre tous les moyens nécessaires à la réalisation de l’opération aidée dans les conditions prévues par le document d'Appel à Projets et par le document "Règlement relatif aux modalités d’attribution des aides du GIP Agence Nationale de la Recherche"ii, documents dont il reconnaît avoir pris connaissance et souscrire aux obligations qui en découlent en ce qui le concerne. Signature : Programme de Recherche "Calcul Intensif et Grilles de Calcul" Appel à projets 2005 – Fiche de demande d'aide partenaire public CNRM-GAME Acronyme du projet : CICLE Numéro du partenaire : 3 Nom du laboratoire (sigle développé) : Météo-France, Centre National de Recherches Météorologiques Estimation du coût marginal du projet pour le laboratoire : Année 1 Dépenses de personnel (1) (catégorie 1) (catégorie 2) … Equipements de R&D (3) Achats de petits matériels, de consommables etc. (3) Prestations (2) (3) : Information scientifique et technique Propriété industrielle Faisabilité technique Conception, analyse de la valeur Essais, tests, caractérisation Prototypage Etudes économiques Autres prestations Frais de missions (3) Nbre Coût d’unités unitaire 12 3080 Année 2 Coût total 36960 Nbre Coût d’unités unitaire 12 3080 Total (Euros) Année 3 Coût total 36960 Nbre Coût d’unités unitaire 12 3080 Coût total 36960 110880 11400 11400 4500 4500 4500 13500 Frais généraux (4 % des dépenses) 2114,4 1658,4 1658,4 5431,2 Total (Euros) Aide demandée (Euros) 54974,4 43118,4 43118,4 141211 54974,4 43118,4 43118,4 141211 (1) Personnel non statutaire directement affecté au projet exprimé en hommes mois. Les dépenses éligibles se limitent aux salaires et aux charges sociales. (2) Chiffré par type de prestation (3) Y compris TVA non récupérable. Evaluation (pour information) du coût complet du projet pour le laboratoire FONCTIONNEMENT EQUIPEMENT (1) (2) 11 400 Dépenses de personnel (3) 447 492,6 Prestations de service (1) TOTAL Autres dépenses de fonctionnement (1) Total fonctionnement 18 931,2 466 423,8 (1) Coût HT majoré le cas échéant de la TVA non récupérable (2) Équipement : matériel dont la valeur unitaire est supérieure à 4 000 euros HT (3) Dépenses de personnel y compris les charges sociales. 477 823,8 Annexe : compléments sur les coûts Compléments sur l’estimation du coût du projet pour le partenaire 1 (IPSL) Fonctionnement : 19,1 k€ Deux postes de travail fixes et deux ordinateurs portables : 19,1 k€ Equipement : 20 k€ Deux serveurs de données pour stocker les résultats de simulations : 20 k€ Frais de mission : 98,4 k€ (32,8 k€/an) Déplacement au Eart Simulator et à ORNL pour le portage et l’optimisation sur leurs machines. Missions en Europe pour les collaborations avec nos partenaires européens (dans le cadre de PSI), déplacements à Toulouse pour les collaborations internes au projet. Japon 3 mois (Earth Simulator) Japon 2 semaines Oakridge 3 mois Oak Ridge 2 semaines Paris-Toulouse 3 jours 15 000 € 1 15 000 € 4 500 € 6 27 000 € 15 000 € 1 15 000 € 4 500 € 6 27 000 € 12 8 400 € 6 6 000 € 700 € 1 000 € Europe, 1 semaine Frais de personnel : 225 k€ (75 k€/an) 1 post-doc sur la tâche 4 1 ingénieur sur les tâches 1, 2, et participation à 4, 5 et 6 Personnels permanents impliqués Nom Braconnot Balkanski Hauglustaine De Noblet Friedlingstein Bopp Dufresne Marti Bellier Caubel Brockmann Meurdesoif Cozic Masson Cadule Filiberti Foujols Fairhead Mancip Statut Chercheur CEA Chercheur CEA Chercheur CNRS Chercheur CEA Chercheur CNRS Chercheur CNRS Chercheur CNRS Ingénieur CEA Ingénieur CEA Ingénieur CEA Ingénieur CEA Ingénieur CEA Ingénieur CEA Ingénieur CNAP Ingénieur CNRS Ingénieur CNRS Ingénieur CNRS Ingénieur CNRS Ingénieur CNRS Homme mois 1 1 1 1 1 1 1,2 3 6 6 0,5 6 2 1 7 7 7 3 7 Tâches 3, 6 1, 2, 6 6 1, 2, 6 1, 2, 6 1, 2, 6 3, 6 0, 1, 2, 4, 5, 6 1, 2 1, 2, 4, 6 6 1, 2, 4, 5 1, 2 1, 2, 5 1, 2, 4, 5, 6 1, 2, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 0, 1, 2, 4, 5, 6 1, 2, 5 Compléments sur l’estimation du coût du projet pour le partenaire 3 (CNRM-GAME) Equipement : 11,4k€ Pour l’achat d’un serveur de fichiers destiné au traitement sur réseau local du CNRM-GAME des résultats des simulations effectuées sur les supercalculateurs. Constitué de : 1 serveur bi-processeur DELL PowerEdge2850, processeurs de 3,2GHz, 4Go RAM : 3,7k€ 1 baie SCSI de 3,9To utiles (14 disques de 300Go) : 7,7K€ Frais de missions : 4,5k€/an Participation à des réunions en Europe organisées par le « PRISM Support Initiative »: 3 missions d’une personne par an pour un coût unitaire de 1,5k€ Frais de personnel : 37k€/an Post-doc financé sur le projet pour contribuer aux tâches 3.1, 3.2, 3.3 et 6.3. Personnels permanents impliqués Les personnels permanents du CNRM-GAME impliqués dans le projet sont les suivants : Planton Serge, IGPC(1), 3 hommes mois, tâche 0. Somot Samuel, IPC(2), 3 hommes mois, tâches 0, 3.1, 3.2 et 6.3. Alias Antoinette, ITM(3), 18 hommes mois, tâches 0, 3.3, 4.1 et 6.3. Florence Sevault, ITM(3), 6 hommes mois, tâches 0, 3.2, 3.3, 4.1 et 6.3. IGPC : Ingénieur Général des Ponts-et-Chaussées ; (2) IPC : Ingénieur des Chaussées ; (3) ITM : Ingénieur de Travaux de la Météorologie i Disponible sur le site WEB du GIP ANR (http://www.gip-anr.fr) Ponts-et-
