Observatoires virtuels: (i) cas d'étude (ii) situation internationale (iii) projets à venir

1. Observatoires virtuels:(i) cas d'étude(ii) situation internationale(iii) projets à venir Jacquey, C., N. André, V. Génot, B. Cecconi, J. Aboudarham, K. Bocchialini, F. Paletou, B. Lavraud, M. Gangloff, G. Chanteur, C. Harvey Atelier PNST, 27 Mars 2008

2. Conclusions (extrait planche de Karine) • Forte croissance du volume, de la diversité et de la complexité des données • Développement des simulations • Progrès rapides des technologies informatiques L’Observatoire Virtuel est l’outil de demain Pour servir la communauté du PNST, les 3 centres/services de données - s’impliquent fortement dans le développement des outils, des services et des observatoires virtuels; • travaillent ensemble et portent ou participent ensemble à des projets internationaux, Européens (FP6, FP7)

3. Héliosphère, relation Soleil-Terre, Météorologie de l’espace

4. August 15, 2007 Messenger MEX ejecta VEX STEREO A and B Compressed solar wind shock Energetic particles Ulysses Around the Earth: ACE, WIND THEMIS, CLUSTER, GEOTAIL, … Ex.: Prangé et al., Nature, 2004

5. Observatoire héliosphérique:propagation des CME, CIR, relation Soleil-Terre Continuous solar observations: SOHO, STEREO, SOLAR-B, RHESSI, Ground observatories Constellation of probes distributed at large scale : Heliospheric probes: STEREO-A/B, ULYSSES, VOYAGER Planetary probes: MESSENGER, VEX, MEX, MGS, CASSINI Constellation of probes distributed at medium scale around the Earth orbit: ACE, WIND, THEMIS, GOES, GEOTAIL, CLUSTER, LANL Two sub-constellations in small scale cluster configuration THEMIS, CLUSTER, + detailed earth-ionosphere data + astronomical observations (aurora)

6. Magnétosphère

7. GOES-11 GOES-12 P2 P1 P4 Geotail P3 P5 POLAR CLUSTER

8. Planétologie/Plasmas

9. Planetary space weather 17P/Holmes • Exemples: • Reconfiguration magnétique de la magnétosphère de Saturne (cf. Planche N. André) • Comète Holmes (cf poster N. André)

10. Challenges of a VO of planetology (1)

11. Challenges of a VO of planetology (2) • Type of ressources (data, services, tools, …): • Plasmas, E-B fields • Neutral (atmosphere, exosphere, other..) • Dust, Rings • Small bodies • Planetary surface, volcanism, … • Solar observations • … • Models, simulation codes • Data analysis tools • Data treatment tools • … Study types: • Case studies • Statistical/systematical studies • Simulation • Theory Fields • Plasma • Comparative studies • Heliophysics studies • Global (inter-nodes) planetary studies • Two levels: • Intra-thematics: only dealing with plasma ressources, BUT, interacting with other plasma Vos (HELIO, US-VOs) • Inter-thematics: exchanging ressources with different thematics • the Big Challenge… • and a strong justification of a planetary VO

12. Observatoires virtuels

13. Observatoire Virtuel • Besoins (croîssant) de la communauté: • D’exploiter de multiples jeux de données d’origine et de nature diverses • D’exploiter des données en masse • D’exploiter des résultats de simulation/modélisation • De disposer de services de recherche, de visualisations, d’exploitation, … Standardisation, automatisation • Évolution en cours: les Observatoires Virtuels

14. OV dans le monde (domaine du PNST) VSO VHO VSTO VSPO VMO(U) VMO(G) VitMO ViRBO EGSO HELIO-2 EUROPLANET/IDIS …? Cf. Harvey et al., 2008

15. Fédération de centres de données ou de services Nécessite de mettre au point une langue commune pour décrire les données de façon interprétable par les machines Pour les plasmas: SPASE En astronomie: IVOA

16. Collaboration CDPP, CAA, CL, QSASUn bébé OV Concept d’échange de tables d’événements et d’objets de données, Génot et al., 2007 Point central dans V(HO)2, HELIO et HELIO-2

17. CU-1 (magnétosphère): caractérisation du courant à travers la queue avec CLUSTER • Based on CLUSTER data when it encircles the neutral sheet. • Current density, profile, gradient • Thickness, location, motion • Distribution function (i+ and e-), flows, … • Turbulence/wave level and spectra • … • Influence factor: • Solar Wind pressure • IMF • Geomagnetic activity: • State of the ionosphere. • Oxygen abundance • Ring current intensity

18. Use Case: the main steps Selection of the periods of NS encircling condition Access and extraction of ground (AE, AL, SYM, DST) data Generic tools Specific tools Access and extraction of ACE/WIND/GEOTAIL Interplanetary data AMDA CDAWeb, CDPP, AMDA, DARTS, … CL, QSAS or AMDA CL Selection of the periods of NS encircling condition Access and extraction of modelisation or simulation data (Tsyganenko, CCMC, …) Access and extraction of ground (AE, AL, SYM, DST) data Formatting Generic tools Access and extraction of CLUSTER data Access and extraction of CLUSTER data Data merging Specific tools Access and extraction of ACE/WIND/GEOTAIL Interplanetary data Time shifting User tools Results Catalogues Maps Models Basic treatments CAA

19. Creation of time-tableson AMDA/CDPP • TT1, time-table listing the periods when the conditions are fulfilled • TT2, extended time-table

20. First step: producing sub-databases corresponding to the time-tables Time-Tables Other? CDAWeb DARTS Other? CDPP/CESR THEMIS database SSL THEMIS database CAA Validated high resolution CLUSTER data • AMDA • Automated search • Visual search •  Time-Tables Time-Tables Data, parameters Data, parameters Standardised sub-databases User tools QSAS CL

21. Step 2: catalogues CAA, CDAweb, CDPP or other data centres QSAS, CL, AMDA or other tools AMDA, SSCWeb or other services

22. CAA AMDA Catalogues and associated tools available at the data centres Computation of P1, ..,PN Time-table: T1 – T2 T1 – T2 …. CDPP CDAweb DARTS USER Future: Archiving the catalogues for availability to the community Catalogue: T1, T2, P1, …, PN USER Sub-database QSAS or CL Catalogue: T1, T2, P1, …, PN, Q1, …,QN

23. Virtual Heliophysics Monitor General functions CDPP X-ray GOES CDPP BASS2000 Time tools Time tools CDPP SOL/tools PLAS tools BASS2000 MEDOC SOL/Workspace/Composer PLAS/Workspace/Composer

24. FP7: HELIO-2 Données solaires spatiales • Outils et services: • Propagation • Reconnaissance de forme • Visualisation • Recherche automatisée • …. Données solaires sol Données plasmas In situ  4-D Heliosphere Relation soleil-terre Planetary Space weather Données planéto-plasmas

25. FP7: EUROPLANET/IDIS Surface/ Interiors Plasmas IDIS Small bodies Atmosphere Quelle langage commun? IVOA-modifié, SPASE-modifié? CDPP: leader de la tache: “définition du modèle de données”.

26. En Europe? Un OV magnétosphère? Un OV Ionosphere/thermosphere ? Un OV magnétosphère/Ionosphere/thermosphere ? Un OV “space weather”?

27. Conclusions (extrait planche de Karine) • Forte croissance du volume, de la diversité et de la complexité des données • Développement des simulations • Progrès rapides des technologies informatiques L’Observatoire Virtuel est l’outil de demain Pour servir la communauté du PNST, les 3 centres/services de données - s’impliquent fortement dans le développement des outils, des services et des observatoires virtuels; • travaillent ensemble et portent ou participent ensemble à des projets internationaux, Européens (FP6, FP7)

28. Etudes pour la météorologie de l’espace Modélisation Simulation Atmosphère Contrôle satellites GPS… Météorologie de l’espace Surface et couronne solaires Planétos- plasmas Magnétosphère Ionosphère Héliosphère Astro: Vis, UV Radio

29. Construction d’un OV: mode d’emploi • Analyse de cas d’utilisation (scénarii d’études) • Identification et hierarchisation des besoins des utilisateurs • Spécification du système à développer • Défintion d’un “modèle de données”, i.e., une langue commune pour décrire les données • Protocoles d’échanges et d’accès • Outils et services

30. Use Case: the main steps Selection of the periods of NS encircling condition Access and extraction of ground (AE, AL, SYM, DST) data Generic tools Specific tools Access and extraction of ACE/WIND/GEOTAIL Interplanetary data AMDA CDAWeb, CDPP, AMDA, DARTS, … CL, QSAS or AMDA CL Selection of the periods of NS encircling condition Access and extraction of modelisation or simulation data (Tsyganenko, CCMC, …) Data search Access and extraction of ground (AE, AL, SYM, DST) data Formatting Generic tools Access and extraction of CLUSTER data Access and extraction of CLUSTER data Data merging Specific tools Access and extraction of ACE/WIND/GEOTAIL Interplanetary data Time shifting User tools Results Catalogues Maps Models Basic treatments CAA

31. User requirements and basic specification • Finding the period of interests  tool for searching events • Finding the data of interest for the periods of the interest  search engine, standardisation of the data description • Extracting the data  data access and extract system, standardisation of the data description • Finding and accessing to the data documentation  documentation access and extract system, standardisation of the documentation description • Making the data ready for combined use  TOOLS: formatting, projection, SW propagation, coordinate transform,… • Exploiting the data with generic tools  standardisation (optionally on the fly) of the data • Exploiting the data with specific tools • Comparing to model or simulation results  interface obs./simu

32. Science Case:study and characterisation of the local properties of the cross-tail current • Based on CLUSTER data when it encircles the neutral sheet. • Current density, profile, gradient • Thickness, location, motion • Distribution function (i+ and e-), flows, … • Turbulence/wave level and spectra • … • Influence factor: • Solar Wind pressure • IMF • Geomagnetic activity: • State of the ionosphere. • Oxygen abundance • Ring current intensity

33. Challenges of a VO of planetology (2) • Type of ressources (data, services, tools, …): • Plasmas, E-B fields • Neutral (atmosphere, exosphere, other..) • Dust, Rings • Small bodies • Planetary surface, volcanism, … • Solar observations • … • Models, simulation codes • Data analysis tools • Data treatment tools • … Study types: • Case studies • Statistical/systematical studies • Simulation • Theory Fields • Plasma • Comparative studies • Heliophysics studies • Global (inter-nodes) planetary studies • Two levels: • Intra-thematics: only dealing with plasma ressources, BUT, interacting with other plasma Vos (HELIO, US-VOs) • Inter-thematics: exchanging ressources with different thematics • the Big Challenge… • and a strong justification of a planetary VO

34. Cas d’utilisation • Un cas d’étude scientifique • ex. Caractérisation du courant à travers la queue, propagation des CME, disruption de queue de comète, reconfiguration magnétique à Saturne, … • Cas d’utilisation = scénarii d’études  Analyse des besoins • Comment le chercheur procède t’il? • De quelle ressources a t’il besoin? • De quels outils, modèles, etc…? • Quelles étapes sont “stérilement” coûteuses en temps et en sueur? • Identification et hierarchisation des besoins des utilisateurs • Spécifications du système à développer

35. Requirements for Heliophysics, Sun-Earth relationships, space weather studies • Acces to heliospheric model results • Tools for predicting disturbance propagation in the heliosphere • Access to solar catalogues • … Need of

36. Situation in Europe Data centre in France

37. August 15, 2007 Messenger MEX ejecta VEX STEREO A and B Compressed solar wind shock Energetic particles Ulysses Around the Earth: ACE, WIND THEMIS, CLUSTER, GEOTAIL, …