1 / 89

Analyses multi-modèles ; multi-ensembles CMIP5. Le projet Prodiguer.

Sébastien Denvil, Ashish Bhardwaj, Franck Corsini, Mark Morgan, Hans Moulron, Jérôme Raciazek, Philippe Weill, JL. Dufresne. Analyses multi-modèles ; multi-ensembles CMIP5. Le projet Prodiguer. (IPSL Climate Modeling Center). Laboratoires et tutelles. PLAN.

silvio
Download Presentation

Analyses multi-modèles ; multi-ensembles CMIP5. Le projet Prodiguer.

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Sébastien Denvil, Ashish Bhardwaj, Franck Corsini, Mark Morgan, Hans Moulron, Jérôme Raciazek, Philippe Weill, JL. Dufresne. Analyses multi-modèles ; multi-ensembles CMIP5. Le projet Prodiguer. (IPSL Climate Modeling Center)

  2. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Laboratoires et tutelles

  3. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. PLAN L’activité de modélisation du Climat D’un projet CMIP à l’autre Accès et organisation des données CMIP5 Prodiguer et CMIP5 Analyses

  4. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Modèles de l'IPSL Modèle du système Terre (ESM) Conditions aux limites Composition Physique - Transport Biogéochimie Chimie tropo & aérosols (INCA) Émissions autres que CO2 O3 aéro-sols Climat • Atmosphère (LMDZ) • Continent (Orchidée) • Coupleur (OASIS) • Océan (Nemo) • Glace de mer (LIM) Ozone starto. (Reprobus) Émissions CO2 Carbone / CO2 (Orchidée, Pisces) CO2 Utilisation des sols Autres GES Volcans Insolation Relief Descente d’échelles régionales : • Statistique • Dynamique

  5. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. IPSL Earth System Model (ESM) Tropospheric chemistry& aerosols (INCA) Emissions • Physic – Transport • Atmosphere (LMDZ) • Surface (ORCHIDEE) • Ocean (NEMO/OPA) • Sea ice (NEMO/LIM2) • Coupler (OASIS) Land use Global climate Carbon / CO2(ORCHIDEE, NEMO/PISCES) Volcanoes Solar irradiance Stratospheric chemistry / ozone (REPROBUS) Various kind of Model Impacts studies Dynamical Downscaling Regionalclimate Statistical Downscaling

  6. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. IPSL Earth System Model (ESM) Tropospheric chemistry& aerosols (INCA) Emissions • Physic – Transport • Atmosphere (LMDZ) • Surface (ORCHIDEE) • Ocean (NEMO/OPA) • Sea ice (NEMO/LIM2) • Coupler (OASIS) Land use Global climate Carbon / CO2(ORCHIDEE, NEMO/PISCES) Volcanoes Solar irradiance Stratospheric chemistry / ozone (REPROBUS) Various kind of Model Impacts studies Dynamical Downscaling Regionalclimate Statistical Downscaling

  7. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. An Earth System Model (ESM) closes the carbon cycle Atmospheric circulation and radiation Climate Model (AOGCM) Sea Ice Land physics and hydrology Ocean circulation Atmospheric circulation and radiation Allows Interactive CO2 Earth System Model (ESM) Sea Ice Plant ecology and land use Ocean ecology and Biogeochemistry Land physics and hydrology Ocean circulation

  8. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Une simulation climatique METAFOR schema : http://metaforclimate.eu/trac/browser/CIM/tags/version-1.5 METAFOR site : http://www.purl.org/org/esmetadata/cim/portal Why What How Model Model Experiment Simulation Input: Coupling Output: Data Software Component 1..* 0..* 0..1 Parent Requirement Conformance Name Properties Description Coupling Framework 0..* Child

  9. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Initialization: How is this done? Implications for you • Modelers make a long Pre-industrial control • Typically 1850 or 1860 conditions • Perturbation runs start from control • Model related to real years only through radiative forcing • Solar, volcanoes, human emissions, land use, etc. • Each ensemble member an equally likely outcome • Do not expect wiggles to match – model vs obs

  10. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Coupled Model Intercomparison Project(s) http://cmip-pcmdi.llnl.gov/cmip5/

  11. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. CMIP3/AR4 About 18 groups using 24 models participated.More than 1000 papers written using CMIP3 database Downloads continue at very high rate

  12. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Un intérêt qui ne se dément pas CMIP3/AR4

  13. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Quelques chiffres AR 4 (Assessment Report #4), 2007 18 groupes de modélisation 35 Terabytes 77,000 fichiers Quantité de données distribuée : 303 Terabytes 1 098 000 fichiers. Les groupes ont généré et exploités probablement 10x plus de données AR 5 (Assessment Report #5), ~ 2013 Un facteur 30 à 50 en volume Une volonté de distribué une plus grande proportion des données La base de données doit être distribuée CMIP3/AR4

  14. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. D'un projet CMIP à l'autre, d'un rapport du GIEC à l'autre CMIP3, IPCC-AR4 (2007) => Énorme succès de la base de données multi-modèles • Changement de paradigme: analyse multi-modèles • Utilisation au delà de la communauté des « climatologues » CMIP5, IPCC-AR5 (2013) => Des simulations « centennales » variées: • 20 et 21è siècles (historiques + scénarios futurs) • paléoclimat, dernier millénaire... • SST forcée (AMIP, Chimie-Climat, très haute résolution...) => Des modèles de complexités différentes: • Modèle climatique “physique” (AOGCM) • Modèles avec cycle biogéochimique (modèle système Terre) • Configurations idéalisées (aqua-planète, ...) => Des simulations décennales

  15. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Un compte à rebours CMIP5/AR5 • Fin 2009  Fin 2010 : Simulations Climatiques • Mi 2010  ? : Distribution des données • Fin 2010  Juillet 2012 : soumission des articles • Septembre 2013 : IPCC AR5 WG1 session plénière • Octobre 2014 : Prix Nobel?

  16. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Simulations proposées par CMIP-5 pour la préparation du 5e rapport du GIEC Long terme (centennal) Évaluation Obs. Scénarios futurs Analyse de forçages et des réponse Court terme (décennal) Compréhension

  17. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Simulations centennales proposées par CMIP5 pour la préparation du 5e rapport du GIEC Évolution du climat au 20e siècle Évolution du climat au 21e siècle Thématiques d'intérêt pour l'IPSL Climat-carbone ( C4MIP) Nuages (CFMIP) Paléoclimat (PMIP) Aérosols (AEROCOM) Emissions (GEIA) Ozone (CCMVal) Paléo-climats Estimation des forçages radiatifs Sensibilité climatique et rétroactions des nuages Chimie et aérosols Couplage climat-carbone Climat-carbone ( C4MIP, P. Friedlingstein) Nuages (CFMIP, S. Bony) Paléoclimat (PMIP P. Braconnot) Aérosols (AEROCOM, M. Schultz) Emissions (GEIA, C. Granier) Ozone (CCMVal, S. Bekki)

  18. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. CMIP5/AR5 Quatre scénarios futures (dont un très optimiste) : RCP8.5, RCP6.0, RCP4.5, RCP 2.6 Noms basés sur le forçage en 2100 (W / m**2) Détail des émissions et concentrations sur : http://www.iiasa.ac.at/web-apps/tnt/RcpDb/dsd?Action=htmlpage&page=welcome Travail à rebours pour les « modélisateurs Intégrés » Bâtir les scénarios d'activité correspondant à ces forçages

  19. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. • Scénarios définis en termes de forçage radiatif • Travail en parallèle des communautés« climat » et « socio-économique » • Scénarios futurs incluant des politiques de contrôle des perturbations anthropiques • Un scénarios pour limiter le réchauffement à 2°C environ CMIP5/AR5 Concentration Forçage radiatif

  20. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Near Term - Core CMIP5/AR5 • 10 year hindcasts • Initialized at 1960, 1965, 1970 … • 3+ ensemble members • 30 year forecasts • Initialized at 1960, 1980, 2005 • 3+ ensemble members 1985 2030 1965 1970 1975 1980 1990 1995 2000 2005 2010 1960

  21. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Near Term – Tier 1 CMIP5/AR5 • Investigate role of short live species • Investigate alternative initialization methods • 100 yr control and 1% run (if not doing long term experiments with same model) • Increase ensemble size to 10+ • Hindcast without volcanoes • Runs initialized in 200X • 2001, 2002, 2003, 2004, 2006, 2007, 2008, … • Prediction with Pinatubo-like event in 2010

  22. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Modèles de l'IPSL CMIP5/AR5 CMIP5/AR5 CMIP5/AR5 LMDZ-ORCHIDEE-ORCA-LIM-PISCES-INCA-REPROBUS-OASIS Modèle intégré du système Terre (ESM), physique éprouvée: IPSL-CM5A Modèle avec nouvelle physique IPSL-CM5B Basse résolution IPSL-CM5A-LR(3.75°x2°L39) Oce: 2° Moyenne résolution IPSL-CM5A-MR(2.5°x1.25°L39) Oce: 2° Basse résolution IPSL-CM5B-LR(2.5°x1.25°L39) Oce: 2° Moyenne résolution (2.5°x1.25°L39) Oce: 2° Haute résolution (2°x1°L39) Oce: 0.5° Simulations • demandées (toutes) • de sensibilité • avec ≠ niveaux d'intégration Simulations • demandées (principales) • guidage mod. régionaux • de sensibilité Simulations • demandées (principales)

  23. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Accéder aux résultats CMIP5 Contact cmip5-helpdesk (AT) stfc.ac.uk

  24. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Coupled Model Intercomparison Project (5)‏ > 20 groupes de modélisation du climat > 50 expériences numériques > 86 simulations pour satisfaire aux expériences > 6500 ans de simulation > 800 To d’archive actuellement 1 Po (3 Po) envisagés d'ici 1 an (2 ans) CMIP5/AR5 • Coordination de l’aspect données • PCMDI: Communauté CMIP5 • BADC et WDCC: Communauté Climat Européenne et IPCC working group 2 et 3 (“mandat” IPCC-DATA.ORG)‏ • 3 Décembre 2008: MoU Tripartite (PCMDI, BADC, WDCC)

  25. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. NASA, JPL & ESA Modeling Centers PCMDI et al. Weak Link To quantify and reduce uncertainty, this chain has to work. Waliser et al. 2009, Climatic Change, Submitted. Modelers, PCMDI, JPL, ESA, CommunityWho does what? Produce Simulations & Projections & make them available (HUGE job; focus on model development) Model output archived in a uniform fashion to facilitate access and analysis. (Far from trivial – see below) Sophisticated development and application of model diagnostics for evaluation (Observations needed here, but which ones?) Identify and deliver/archive observations in form useful for model analysis (Requires model, obs and IT expertise) Develop global observations relevant to climate change research (Focus on hardware, retrievals, delivery) Enormous Model Output/Complexity

  26. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. http://is.enes.org IPSL EU FP7 : IS-ENES METAFOR CNRM CMCC EC-EARTH Distributed : 3.3 Po Earth System Grid Federation Adapted from Taylor, WGCM, 2010

  27. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Si chaque couleur représente les sorties d’un groupe de modélisation, alors on peut voir que la structure est en hub, avec réplication au sein des noeuds centraux, et connections à des noeuds périphériques. Données des groupes de modélisation CORE (au moins)‏ TROISCOPIES La Fédération Earth System Grid conduite par le PCMDI Données disponible auprès des groupes de modélisation (via ESG), etdans de multiples “COREcentres”. Tout les centres qui fourniront des “core-data” ne rendront pas disponible le reste au sein de la fédération de sites. Plusieurs copies du “CORE data”; ESG et d’autres interfaces!

  28. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Data Node Architecture

  29. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. ESGF GATEWAY HOW TO First register as a user with the CMIP5 research role. http://pcmdi3.llnl.gov http://cmip-gw.badc.rl.ac.uk http://ipcc-ar5.dkrz.de How-to from CMIP5 website http://cmip-pcmdi.llnl.gov/cmip5/data_getting_started.html How-to from is-enes portal https://verc.enes.org/help/how-to-./esgf-gateways/

  30. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Coupled Model “Decadal” Simulations

  31. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Coupled Model Long-Term Simulations

  32. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Coupled Model Long-Term Simulations

  33. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Atmosphere-Only Simulations

  34. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Search

  35. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Login

  36. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Select

  37. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Get wget.sh

  38. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Credential

  39. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Organisation des données CMIP5 Objectif : Pouvoir exploiter directement les données produites par les autres centres Une « table » : Une liste de variables géophysiques Une fréquence de sortie parmi : year, mon, day, 6h, 3h, clim, fx Peut concerner un ou plusieurs milieux (« realms »): Omon, Amon, Lmon, Oimon, cfMon, cfDay aero, day, 6hLev, 6hrPlev, 3hr Peut concerner toute ou partie de la durée d'une simulation Un piège : un même nom de variable peut avoir des significations différentes dans deux tables . Ex : sbl dans Amon et LImon

  40. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Organisation des données CMIP5 - contenu des « tables » Dictionnaire exhaustif des sorties CMIP5 (167 pages, 800 vars): http://pcmdi-cmip.llnl.gov/cmip5/docs/standard_output.xls Data Reference Syntax (DRS) http://cmip-pcmdi.llnl.gov/cmip5/docs/cmip5_data_reference_syntax.pdf Dans table Amon : 3D atmos sur 17 niveaux de pressions sauf cl, clw, cli, mc, phalf, pfull Dans table aero et cfMon : 3D atmos sur niveaux modèles. Dans table day : 3D atmos sur 7 niveaux de pressions Dans table cfDay : 3D atmos sur niveaux modèles 6hLev : ta, ua, va, hus, psl : 3D atmos sur niveau modèle ; input à CORDEX 6hPlev : ta, ua, va, ps : 3D atmos sur 3 niveaux de pression

  41. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Organisation des données CMIP5 - fichiers Un fichier = une variable géophysique pour une période d'un membre d'une simulation d'un modèle (et d'une table) Noms de fichiers de la « Data Reference Syntax » <variable name>_<MIP table>_<model>_<experiment>_<ensemble member>[_<temporalsubset>].nc ta_Amon_IPSL-CM5A-LR_historical_r5i1p1_195001-200512.nc <variable name>, <MIP table>, <model>, <experiment>, and <ensemble member> are DRS components, The <temporal subset> is omitted for variables that are time-independent. ensemble_member : r<N>i<M>p<L> r : n° d'état initial i : n° de méthode d'initialisation p : n° de version de « physique » (ou n° de jeu de forçage pour historicalMisc) N=M=L= 0 pour les champs fixes

  42. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Organisation des données CMIP5 – attributs globaux netcdf Le labo et le modèle :institution = "IPSL (Institut ..)" ; / :institute_id = "IPSL" ; / :model_id = "IPSL-CM5A-LR" ; :contact = "ipsl-cmip5 _at_ ipsl.jussieu.fr ... :comment = " ... include natural and anthropogenic forcings ...." ; :references = " ...reference available here : http://icmc.ipsl.fr" ; :source = "IPSL-CM5A-LR (2010) : atmos : LMDZ4 (LMDZ4_v5, 96x95x39) ; ... L'expérience :experiment_id = "historical" ; :forcing = "Nat,Ant,GHG,SA,Oz,LU,SS,Ds,BC,MD,OC,AA" ; :parent_experiment = "pre-industrial control" ; / :parent_experiment_id = "piControl" ; :parent_experiment_rip = "r1i1p1" ; :branch_time = 2000. ; (en année (IPSL) ou en jours (CNRM) ou en seconde ...) Fréquence et milieu :frequency = "mon" ; / :modeling_realm = "atmos" ; :tracking_id = "92c75dc8-a117-4827-b8fc-b746156ccf21"

  43. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. • Controlled Vocabulary (CV) for Abbreviated “Forcing” Descriptors

  44. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. CV for Modeling Center and Models

  45. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. CV for Modeling Center and Models

  46. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. CV for Modeling Center and Models

  47. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. CV for Modeling Center and Models

  48. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Organisation des données CMIP5 – structure des répertoires (1) The standard CMIP5 output tool CMOR2 writes output files to a directory structure mapping DRS components to directory names as: <activity>/<product>/<institute>/<model>/<experiment>/<frequency>/<modeling realm>/<variable name>/<ensemble member>/ /CMIP5/output/IPSL/IPSL-CM5A-LR/decadal1990/day/atmos/tas/r3i2p1/ /CMIP5/output/MOHC/HadCM3/rcp45/mon/ocean/uo/r1i1p1/ This structure, based on a previous version of the DRS, is incompatible with the recommended current DRS directory structure (see after).

  49. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Organisation des données CMIP5 – structure des répertoires (2) It is recommended that ESGF data nodes should layout datasets on disk mapping DRS components to directories as: <activity>/<product>/<institute>/<model>/<experiment>/<frequency>/<modeling realm>/<MIP table>/<ensemble member>/<version number>/<variable name>/<CMOR filename>.nc /CMIP5/output1/UKMO/HadCM3/historical/day/atmos/day/r1i1p1/v20110728/ta /CMIP5/output1/MIROC/MIROC5/rcp26/mon/land/Lmon/r1i1p1/v1/lai

  50. CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012. Organisation des données CMIP5 – structure des répertoires (3) output1 and output2 merge into a single directory: <activity>/merge/<institute>/<model>/<experiment>/<frequency>/<modeling realm>/<MIP table>/<ensemble member>/<version number>/<variable name>/<CMOR filename>.nc /CMIP5/merge/UKMO/HadCM3/historical/day/atmos/day/r1i1p1/v20110728/ta /CMIP5/merge/UKMO/HadCM3/historical/day/atmos/day/r1i1p1/latest/ta /CMIP5/merge/MIROC/MIROC5/rcp26/mon/land/Lmon/r1i1p1/v1/lai /CMIP5/merge/MIROC/MIROC5/rcp26/mon/land/Lmon/r1i1p1/latest/lai

More Related