sébastien denvil, ashish bhardwaj, franck corsini, mark morgan, hans moulron, jérôme raciazek,...
TRANSCRIPT
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)
CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012.2
Laboratoires et tutelles
CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012.3
PLAN
1. L’activité de modélisation du Climat
2. D’un projet CMIP à l’autre
3. Accès et organisation des données CMIP5
4. Prodiguer et CMIP5
5. Analyses
CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012.
4Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Modèles de l'IPSL
Chimie tropo & aérosols (INCA)
Ozone starto. (Reprobus)
Émissionsautres que
CO2
VolcansInsolation
Relief
Atmosphère (LMDZ) Continent (Orchidée) Coupleur (OASIS) Océan (Nemo) Glace de mer (LIM)
Modèle du système Terre (ESM)
Clim
at
Physique - Transport
Conditions aux
limites
Carbone / CO2 (Orchidée, Pisces)
Biogéochimie
Émissions CO2
AutresGES
Composition
CO2
O3 aéro-sols
Descente d’échelles régionales : Statistique Dynamique
Utilisation des sols
CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012.
5Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Tropospheric chemistry& aerosols (INCA)
Stratospheric chemistry / ozone
(REPROBUS)
Emissions
Land use
VolcanoesSolar
irradiance
•Physic – Transport
•Atmosphere (LMDZ)
•Surface (ORCHIDEE)
•Ocean (NEMO/OPA)
•Sea ice (NEMO/LIM2)
•Coupler (OASIS)
IPSL Earth System Model (ESM)
Global climate
Regionalclimate
Various kind of Model
Impacts studies
Dynamical Downscaling
Statistical Downscaling
Carbon / CO2 (ORCHIDEE, NEMO/PISCES)
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6Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Stratospheric chemistry / ozone
(REPROBUS)
Emissions
Land use
VolcanoesSolar
irradiance
•Physic – Transport
•Atmosphere (LMDZ)
•Surface (ORCHIDEE)
•Ocean (NEMO/OPA)
•Sea ice (NEMO/LIM2)
•Coupler (OASIS)
IPSL Earth System Model (ESM)
Global climate
Regionalclimate
Various kind of Model
Impacts studies
Dynamical Downscaling
Statistical Downscaling
Carbon / CO2 (ORCHIDEE, NEMO/PISCES)
Tropospheric chemistry& aerosols (INCA)
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7Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Land physicsand hydrologyOcean circulation
Atmospheric circulation and radiation
Land physicsand hydrology
Ocean ecology andBiogeochemistry
Atmospheric circulation and radiation
Allows Interactive CO2
Ocean circulation
Plant ecology andland use
Climate Model (AOGCM)
Earth System Model (ESM)
Sea Ice
Sea Ice
An Earth System Model (ESM) closes the carbon cycle
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8Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Experiment Simulation
Input: CouplingOutput: Data
Model Model
Requirement
1..*
Conformance
0..*
SoftwareComponent
NamePropertiesDescriptionCoupling Framework
0..1 Parent
0..* Child
Une simulation climatique
WhatWhy How
METAFOR schema : http://metaforclimate.eu/trac/browser/CIM/tags/version-1.5METAFOR site : http://www.purl.org/org/esmetadata/cim/portal
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9Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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
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10Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Coupled Model Intercomparison Project(s)
http://cmip-pcmdi.llnl.gov/cmip5/
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11Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
About 18 groups using 24 models participated.More than 1000 papers written using CMIP3 databaseDownloads continue at very high rate
CMIP3/AR4
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12Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Un intérêt qui ne se dément pas
CMIP3/AR4
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13Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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
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14Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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
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15Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Un compte à reboursFin 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?
CMIP5/AR5
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16Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Simulations proposées par CMIP-5 pour la préparation du 5e rapport du GIEC
Long terme (centennal)
Court terme (décennal)
ÉvaluationObs.
Scénarios futurs
Compréhension
Analyse de forçages et
des réponse
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17Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Simulations centennales proposées par CMIP5 pour la préparation du 5e rapport
du GIEC
Paléo-climats
Sensibilité climatique et rétroactions des nuages
Couplage climat-carbone
Chimie et aérosols
Estimation des forçages
radiatifs
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)
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18Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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
CMIP5/AR5
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19Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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
Forçage radiatif
Concentration
CMIP5/AR5
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20Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Near Term - Core
10 year hindcasts Initialized at 1960, 1965, 1970 … 3+ ensemble members
30 year forecasts Initialized at 1960, 1980, 2005 3+ ensemble members
1960
1965 1970 198519801975 200019951990 2005 2010 2030
CMIP5/AR5
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21Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Near Term – Tier 1
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
CMIP5/AR5
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22Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Modèles de l'IPSL LMDZ-ORCHIDEE-ORCA-LIM-PISCES-INCA-REPROBUS-OASIS
Modèle intégré du système Terre (ESM), physique éprouvée: IPSL-CM5A
Basse résolution
IPSL-CM5A-LR (3.75°x2°L39)
Oce: 2°
Moyenne résolution
IPSL-CM5A-MR (2.5°x1.25°L39)
Oce: 2°
Simulations demandées (toutes) de sensibilité avec ≠ niveaux d'intégration
Simulations demandées (principales) guidage mod. régionaux de sensibilité
Modèle avec nouvelle physique
IPSL-CM5B
Basse résolution
IPSL-CM5B-LR (2.5°x1.25°L39)
Oce: 2°
Simulations demandées (principales)
Moyenne résolution
(2.5°x1.25°L39)Oce: 2°Haute
résolution (2°x1°L39)Oce: 0.5°
CMIP5/AR5CMIP5/AR5CMIP5/AR5
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23Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Accéder aux résultats CMIP5
Contactcmip5-helpdesk (AT) stfc.ac.uk
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24Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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)
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)
CMIP5/AR5
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PCMDI e
t al.
NASA,
JPL &
ESAM
odeling
Center
s
Wea
k
Link
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)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
pre-industrial control
present-day control
climate of the 20th Century (20C3M)
committed climate change
SRES A2
720 ppm stabilization (SRES A1B)
550 ppm stabilization (SRES B1)
1%/year CO2 increase (to doubling)
1%/year CO2 increase (to quadrupling)
slab ocean control
2xCO2 equilibrium
AMIP
Number of Models
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/ComplexityTo quantify and reduce uncertainty, this chain has to work.
Waliser et al. 2009, C
limatic C
hange, S
ubmitted.
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26Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
IPSL
CNRM
EC-EARTH
CMCC
http://is.enes.org
EU FP7 : IS-ENES METAFOR
Distributed : 3.3 Po
Earth System Grid Federation
Adapted from Taylor, WGCM, 2010
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27Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
La Fédération Earth System Grid conduite par le PCMDI
Données disponible auprès des groupes de modélisation (via ESG), et
dans de multiples “CORE centres”.
Plusieurs copies du “CORE data”; ESG et d’autres interfaces!
Tout les centres qui fourniront des “core-data” ne rendront pas disponible le reste au sein de la fédération de sites.
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)TROIS
COPIES
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28Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Data Node Architecture
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29Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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 websitehttp://cmip-pcmdi.llnl.gov/cmip5/data_getting_started.html
How-to from is-enes portalhttps://verc.enes.org/help/how-to-./esgf-gateways/
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30Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
# Short Name of Experiment
(In CMIP5 output files this is recorded
in the global attribute named
experiment_id”.)
Experiment Name
(In CMIP5 output files this is recorded
in the global attribute named “experiment”.)
Experiment Description YearPer run
Ensemble size requested
1.1 1.2 1.5
decadalXXXX* 10- or 30-year run initialized in year XXXX*
decadal hindcasts/predictions, some extended to 30 years
10-30 ≥3*≥10
1.3 noVolcXXXX* volcano-free hindcasts
hindcasts but without volcanoes 10-30 ≥3
1.4 volcIn2010 prediction with 2010 volcano
Pinatubo-like eruption imposed in year 2010
10-30 ≥3
1.6 ** chemistry-focused runs
near-term runs with enhanced chemistry/aerosol models
10-30 1
Coupled Model “Decadal” Simulations
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31Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
3.1 piControl pre-industrial control coupled atmosphere/ocean pre-industrial control run ≥500 1
3.2 historical historical simulation of recent past (1850-2005) 156 ≥1
3.4 midHolocene mid-Holocene consistent with PMIP, impose Mid-Holocene conditions 100 1
3.5 lgm last glacial maximum consistent with PMIP, impose last glacial maximum conditions
100 1
3.6 past1000 last millennium consistent with PMIP, impose forcing for 850-1850 1000 1
4.1 rcp45 RCP4.5 future projection (2006-2300) forced by RCP4.5 95-295
1
4.2 rcp85 RCP8.5 future projection (2006-2300) forced by RCP8.5 95-295
1
4.3 rcp26 RCP2.6 future projection (2006-2300) forced by RCP2.6 95-295
1
4.4 rcp60 RCP6 future projection (2006-2100) forced by RCP6 95 1
5.1 esmControl ESM pre-industrial control
as in experiment 3.1, but emissions-forced (with atmospheric CO2 determined by model)
250 1
5.2 esmHistorical ESM historical as in experiment 3.2, but emissions-forced (with atmospheric CO2 determined by model)
156 1
5.3 esmrcp85 ESM RCP8.5 as in experiment 4.2, but emissions-forced (with atmospheric CO2 determined by model)
95 1
Coupled Model Long-Term Simulations
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32Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
5.4-1 esmFixClim1 ESM fixed climate 1 radiation code "sees" control CO2, but carbon cycle sees 1%/yr rise
140 1
5.4-2 esmFixClim2 ESM fixed climate 2 radiation code "sees" control CO2, but carbon cycle sees historical followed by RCP4.5 rise in CO2
251 1
5.5-1 esmFdbk1 ESM feedback 1 carbon cycle "sees" control CO2, but radiation sees 1%/yr rise
140 1
5.5-2 esmFdbk2 ESM feedback 2 carbon cycle "sees" control CO2, but radiation sees historical followed by RCP4.5 rise in CO2
251 1
6.1 1pctCO2 1 percent per year CO2
imposed 1%/yr increase in CO2 to quadrupling 140 1
6.3 abrupt4xCO2 abrupt 4XCO2 impose an instantaneous quadrupling of CO2, then hold fixed
150 ≥1
7.1 historicalNat natural-only historical simulation but with natural forcing only 156 ≥1
7.2 historicalGHG GHG-only historical simulation but with greenhouse gas forcing only
156 ≥1
7.3 historicalMisc* other historical forcing
historical simulation but with other individual forcing agents or combinations of forcings.
156 ≥1
7.4 historicalExt historical extension extension of the historical simulation (experiment 3.2) through year 2012.
7 ≥1
Coupled Model Long-Term Simulations
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33Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
3.3 amip AMIP AMIP (1979- at least 2008) ≥30 ≥1
2.1 sst2030 2030 time-slice conditions for 2026-2035 imposed 10 ≥1
6.2a sstClim control SST climatology
control run climatological SSTs & sea ice imposed 30 1
6.2b sstClim4xCO2 CO2 forcing as in experiment 6.2a, but with 4XCO2 imposed 30 1
6.4a sstClimAerosol all aerosol forcing as in experiment 6.2a, but with aerosols from year 2000 of experiment 3.2
30 1
6.4b sstClimSulfate sulfate aerosol forcing
as in experiment 6.2a, but with sulfate aerosols from year 2000 of experiment 3.2
30 1
6.5 amip4xCO2 4xCO2 AMIP AMIP (1979-2008) conditions (experiment 3.3) but with 4xCO2
30 1
6.6 amipFuture AMIP plus patterned anomaly
consistent with CFMIP, patterned SST anomalies added to AMIP conditions (experiment 3.3)
30 1
6.7a aquaControl aqua planet control consistent with CFMIP, zonally uniform SSTs for ocean-covered earth
5 1
6.7b aqua4xCO2 4xCO2 aqua planet as in experiment 6.7a, but with 4XCO2 5 1
6.7c aqua4K aqua planet plus 4K anomaly
as in experiment 6.7a, but with a uniform 4K increase in SST
5 1
6.8 amip4K AMIP plus 4K anomaly
as in experiment 3.3, but with a uniform 4K increase in SST
30 1
Atmosphere-Only Simulations
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34Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Search
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35Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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36Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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37Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Get wget.sh
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38Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Credential
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39Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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
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40Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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
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41Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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>].ncta_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
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42Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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"
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43Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Abbrev. Forcing Description Abbrev. Forcing Description
Nat natural forcing (a combination, not explicitly defined here, that might include, for example, solar and volcanic)
LU land-use change
Ant anthropogenic forcing (a mixture, not explicitly defined here, that might include, for example, well-mixed greenhouse gases, aerosols, ozone, and land-use changes).
Sl solar irradiance (note: Sl is “S” followed by a lower case “L”, not an upper case “I”)
GHG well-mixed greenhouse gases (a mixture, not explicitly defined here)
Vl volcanic aerosol (note: Vl is “V” followed by a lower case “L”, not an upper case “I”)
SD anthropogenic sulfate aerosol, accounting only for direct effects
SS sea salt
SI anthropogenic sulfate aerosol, accounting only for indirect effects
Ds Dust
SA (= SD + SI) anthropogenic sulfate aerosol direct and indirect effects
BC black carbon
TO tropospheric ozone MD mineral dust
SO stratospheric ozone OC organic carbon
Oz (= TO + SO) ozone (= tropospheric and stratospheric ozone) AA anthropogenic aerosols (a mixture of aerosols, not explicitly defined here)
Controlled Vocabulary (CV) for Abbreviated “Forcing” Descriptors
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44Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
CV for Modeling Center and Models
Modeling Center (or Group) Institute ID
Model Name
The Centre for Australian Weather and Climate Research CAWCR ACCESS1.0
Beijing Climate Center, China Meteorological Administration BCC BCC-CSM1.1
College of Global Change and Earth System Science, Beijing Normal University
GCESS BNU-ESM
Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis CCCMA CanESM2
CanCM4
CanAM4
University of Miami - RSMAS RSMAS CCSM4(RSMAS)
National Center for Atmospheric Research NCAR CCSM4CESM1(BGC)
CESM1(CAM5)
CESM1(CHEM,CAM5)
CESM1(CHEM)
CESM1(WACCM)
National Centers for Environmental Prediction NCEP CFSv2
Centro Euro-Mediterraneo per I Cambiamenti Climatici CMCC CMCC-CESM
CMCC-CM
CMCC-CMS
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45Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
CV for Modeling Center and Models
Centre National de Recherches Meteorologiques / Centre Europeen de Recherche et Formation Avancees en Calcul
Scientifique
CNRM-CERFACS CNRM-CM5
Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization in collaboration with Queensland Climate Change Centre of
Excellence
CSIRO-QCCCE CSIRO-Mk3.6
EC-EARTH consortium EC-EARTH EC-EARTH
LASG, Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences
LASG-IAP FGOALS-G2.0
FGOALS-gl
FGOALS-S2.0
The First Institute of Oceanography, SOA, China FIO FIO-ESM
NASA Global Modeling and Assimilation Office NASA GMAO GEOS-5
NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory NOAA GFDL GFDL-CM2.1
GFDL-CM3
GFDL-ESM2G
GFDL-ESM2M
GFDL-HIRAM-C180
GFDL-HIRAM-C360
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46Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
CV for Modeling Center and Models
NASA Goddard Institute for Space Studies NASA GISS GISS-E2-H
GISS-E2-H-CC
GISS-E2-R
GISS-E2-R-CC
GISS-E2CS-H
GISS-E2CS-R
NASA Global Modeling and Assimilation Office NASA GMAO GEOS-5
National Institute of Meteorological Research/Korea Meteorological Administration
NMR/KMA HadGEM2-AO
Met Office Hadley Centre MOHC HadCM3
HadCM3Q
HadGEM2-CC
HadGEM2-ESHadGEM2-A
Natural and Environmental Research Council/Met Office Hadley Centre
undeclared HiGEM1.2
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47Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
CV for Modeling Center and ModelsInstitute for Numerical Mathematics INM INM-CM4
Institut Pierre-Simon Laplace IPSL IPSL-CM5A-LR
IPSL-CM5A-MR
IPSL-CM5B-LR
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, Atmosphere and Ocean Research Institute (The University of
Tokyo), and National Institute for Environmental Studies
MIROC MIROC-ESMMIROC-ESM-CHEM
Atmosphere and Ocean Research Institute (The University of Tokyo), National Institute for Environmental Studies, and Japan
Agency for Marine-Earth Science and Technology
MIROC MIROC4hMIROC4mMIROC5
Max Planck Institute for Meteorology MPI-M MPI-ESM-HR
MPI-ESM-LRMIP-ESM-P
Meteorological Research Institute MRI MRI-AGCM3.2H
MRI-AGCM3.2S
MRI-CGCM3
MRI-ESM1
Norwegian Climate Centre NCC NorESM1-M
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48Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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).
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49Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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
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50Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
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
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51Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Le projet IPSL Prodiguer
S.Denvil, A.Bhardwaj, F.Corsini, M.Morgan, H.Moulron, J. Raciazek, P.Weill, JL. Dufresne.
Contactsdipsl (AT) ipsl.jussieu.fr
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52Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Calcul : ciclad.ipsl.jussieu.Fr Cluster de calcul (20 nœuds dual quad-core AMD) « Climate analysis enabled » netcdf, cdo, ferret, matlab…
Stockage : /prodigfs/esg/CMIP5/merge Sous ensemble CMIP5 (160 To 300 To début 2012)
Support à l'analyse : Prodiguer Un portail «beau et intuitif» pour naviguer dans le sous
ensemble CMIP5 : https://prodiguer.ipsl.fr Un outil puissant de téléchargement CMIP5
(fonctionnalités proches du script type wget CMIP3) Un data node «maison» (accès opendap sur
agrégation) (année 110 + 1120 = 120)
Prodiguer ; what's that?
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53Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012.
54Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
The GOOD DOI pour les données (Digital Object Identifier) ESG ça marche
The BAD Mais pas très bien d’après moi Couche sécurité (cf licence) : c’est louuurd
The UGLY Les portails CMIP5 ne sont pas intuitifs Téléchargement complexe (+authentification/autorisation) Incohérence des arborescences des data nodes
État des lieux CMIP5 : ESG
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55Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
The GOOD Collaboration au niveau nationale quant à l’installation du
nœud de données. (L’IPSL a été moteur) IPSL et CNRM/CERFACS : parmi les 5 premiers groupes
présents sur ESG (mars 2011) ~ 62% du volume de l’archive CMIP5 vient de la
communauté ENES (de l’IPSL principalement) The VERY SURPRISING
Le datanode IPSL distribuant les données stockés sur ciclad est la première machine en sortie de réseau de l’UPMC (devant des serveurs distribuant linux).
État des lieux CMIP5 : IPSL
CMIP5 et Prodiguer. S.Denvil et al. IPSL 2012.
56Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
The VERY SURPRISING 2011 Volume (To) / Nombre de fichiers téléchargés
Avril : 1.26 To / 777 fichiers Mai : 2.96 To / 1855 fichiers Juin : 16.2 To / 7274 fichiers Juillet : 1.51 To / 2028 fichiers Août : 13.9 To / 8627 fichiers Septembre : 5.9 To / 1946 fichiers Octobre : 11.1 To / 8758 fichiers (Mi)Novembre: 28.5 To / 17238 fichiers
Total : 81.6 To / 48503 fichiers Nombre de requêtes : 2 659 584 A comparer avec les 48 503 fichiers totaux ! Nombre d’IP ayant demandé un téléchargement : 415
État des lieux CMIP5 : IPSL
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57Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Source européenne: FP7 : METAFOR/IS-ENES/EGI Source internationale : G8 : projet ExArch Source nationale : GIS : Prodiguer. Future : ANR?
Labellisation INSU PRODIGUER : refusé Dossiers classés A et considérés comme de bons projets pouvant
sans conteste être labellisés, mais qui mériteraient certainement une ouverture nationale plus grande ou dont l’implémentation doit être revue.
PRODIGUER système de diffusion des données de modélisation, issues des exercices du GIEC, est un projet tout à fait intéressant mais dont le soutien comme SOERE peut faire débat. L’avis du comité est que cette initiative mérite d’être soutenue dans un cadre qu’Allenvi pourrait déterminer.
État des lieux CMIP5 : financement actuel
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58Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
En soutient de cette activité
FP7 METAFOR : 60 Keuros. Work Package (WP) leader GIS Climat : PRODIGUER 118 Keuros. Porteur du projet. FP7 IS-ENES: 110 Keuros. Contact IPSL de 2 WP. FP7 EGI-INSPIRE : 100 Keuros. Contact IPSL d'un WP. G8 ExArch: 197 Keuros. PrincipaI Investigator (PI).
Un financement cumulé de 585 Keuros sur 5 ans Trois ingénieurs recrutés sur ces projets (dans la continuité),
le troisième depuis un an.
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59Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Les soutients potentiels
EQUIPEX2 GENCI : DIP-HPC 70Keuros d'équipement pour l'IPSL. WP leader. Soumis en septembre 2011. Refusé.
FP7 : IS-ENES2 260 Keuros. WP leader. Soumis en novembre 2011.
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60Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
SCIENTIFIC PARTNER OR HPC COMPUTING CENTRES
CCRT (CEA) Meteo-FranceIPSLIDRIS (CNRS) ...
CORE (CMIP5+PMIP3+*MIP) R&D
PRODIGUER WEB SERVERS(IPSL)
ESG GATEWAY METAFOR IS-ENES
PRODIGUER COMMUNITY(Scientists, Researchers, Students)
HTTPS / X509
HTTPS / OpenID HTTPS / OpenID HTTPS / OpenID
HTTPS / X509 HTTPS / X509
HTTPS / X509 HTTPS / X509
HTTPS / OpenID
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61Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Prodiguer portal
CMIP5 subset query/access tools
IPSL - METAFOR – IS-ENES - ESGF
M.Morgan, S.Denvil
ContactMomipsl (AT) ipsl.jussieu.fr
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62Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
https://prodiguer.ipsl.fr/
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63Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Dashboard and data access
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64Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Start
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65Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Wait...
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66Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Search
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71Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Synchro-Data
CMIP5 data access tools
IPSL - ESGF - EGI
J.Raciazek, S.Denvil
ContactJripsl (AT) ipsl.jussieu.fr
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72Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Overview
Search for CMIP5 data in ESGF File selection using DRS facets (realm, freq, experiment,
ensemble, variable). So called template. Incremental search (keep track of what have already been
downloaded) Metadata analysis
Compute total files size Check if all variables get a match in ESGF
Transfer files from ESGF to local filesystem Transparent handling of x509 Certificate based security HTTP Parallel download
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73Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
WARNING
You should not use it to download files IPSL Climate Modeling Group supports :
Centralized templates handling To avoid redundant downloads To avoid unnecessary network burden
Prefer several small templates (not a big one)
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74Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Installation
Retrieve installation script from synchro-data webpage wget http://dods.ipsl.jussieu.fr/jripsl/synchro_data/install.sh chmod +x install.sh
Run the script with « -b » option to start installation in $HOME/synchro_data ./install.sh -b
If you want to install in non default location, use « -t » option ./install.sh -b -t /opt
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75Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Configuration
Sign up to ESGF http://cmip-pcmdi.llnl.gov/cmip5/data_getting_started.html
Set username and password Edit file .synchrodata_login
Select which models to download Edit file MODELS
Select which variables to download Edit file user_selections/default.txt
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76Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Template example
experiments="historical amip decadal2000"ensembles="r1i1p1"#ensembles="all"variables[atmos][mon]="tas"variables[land][fx]="sftgif"variables[seaIce][mon]="sic evap nshrice"variables[ocnBgchem][mon]="dissic fbddtalk"variables[atmos][mon]="ta hur clcalipso parasolRefl"
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77Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Usage
Search for files ./start.sh -a [-t template]
Start download ./start.sh -b
Get download current status ./start.sh -s
Stop download ./stop.sh
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78Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Usage (suite)
Change priority (e.g. set higher priority for a template) ./start.sh -c -p 1500 [-t template]
Update model list ./start.sh -e
Retry transfer with error status ./start.sh -j
More options ./start.sh -h
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79Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Output
Data folder $HOME/synchro_data/data Use new DRS format
DB folder $HOME/synchro_data/db Sqlite database with transfer information (status, duration,
priority..) Log folder
« get_data.log » and « synchro_data_transfert.log » for transfer related messages
One log file per model for discovery related messages
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80Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Aggregation node
CMIP5 subset aggregated files
IPSL – GIS Climat - IS-ENES
A.Bhardwaj, S.Denvil
ContactAbhipsl (AT) ipsl.jussieu.fr
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81Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Thredds
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82Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Dataset
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83Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Real file
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84Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Virtual FileAggregation
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85Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
All in one
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86Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Aggrégation temporelle : préparatif sur CICLAD
#------------------------------------------------------# NETCDF4#------------------------------------------------------export PATH=/opt/netcdf4/gfortran/bin:${PATH}export LD_LIBRARY_PATH=/opt/netcdf4/gfortran/lib:${LD_LIBRARY_PATH}export NETCDF_INC_DIR=/opt/netcdf4/gfortran/include export NETCDF_LIB_DIR=/opt/netcdf4/gfortran/lib
#------------------------------------------------------# CDO with opendap#------------------------------------------------------export PATH=/home/laliberte/local/cdo/bin:${PATH}
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87Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Moyenne d'ensemble:#!/bin/ksh#set -vxexperiment=historicalwhich cdoset -A liste_filefor EnsembleMember in 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ; do # test d'existence de l'aggregation wget --spider http://vesg3.ipsl.fr/thredds/dodsC/cmip5.merge.CNRM-CERFACS.CNRM-CM5.$
{experiment}.mon.atmos.Amon.r${EnsembleMember}i1p1.tas.1.aggregation.html > /dev/null 2>&1 rc=$?
if [ ${rc} -eq 0 ] ; then # aggregation présente echo success liste_file[${#liste_file[*]}]=http://vesg3.ipsl.fr/thredds/dodsC/cmip5.merge.CNRM-CERFACS.CNRM-
CM5.${experiment}.mon.atmos.Amon.r${EnsembleMember}i1p1.tas.1.aggregation else # aggregation absente echo failure fidoneecho cdo ensmean "${liste_file[*]}" ensmean_CNRM-CERFACS.CNRM-CM5.${experiment}.tas.nccdo ensmean "${liste_file[*]}" ensmean_CNRM-CERFACS.CNRM-CM5.${experiment}.tas.nc
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88Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
Variante autour de l'aggrégation Moyenne saisonnièrecdo seasmean
http://vesg3.ipsl.fr/thredds/dodsC/cmip5.merge.MOHC.HadGEM2-ES.historical.mon.atmos.Amon.r1i1p1.hfls.1.aggregation result.nc
Moyenne mensuelle climatologiquecdo ymonmean
http://vesg3.ipsl.fr/thredds/dodsC/cmip5.merge.MOHC.HadGEM2-ES.historical.mon.atmos.Amon.r1i1p1.hfls.1.aggregation result.nc
Moyenne annuellecdo yearmean
http://vesg3.ipsl.fr/thredds/dodsC/cmip5.merge.MOHC.HadGEM2-ES.historical.mon.atmos.Amon.r1i1p1.hfls.1.aggregation result.nc
Regrillage en pré calculant le fichier de poids :cdo setgrid,IPSL.ORCA2_gridCF.nc
http://vesg3.ipsl.fr/thredds/dodsC/cmip5.merge.IPSL.IPSL-CM5A-LR.historical.mon.ocean.Omon.r1i1p1.tos.1.aggregation inter.nc
cdo genbic,r360x180 inter.nc remapweight.nccdo remap, remapweight.nc inter.nc sst_regular.nc
Et plus: cdo -h # https://code.zmaw.de/files/cdo/html/1.5.2/cdo.pdf
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89Activité de Modélisation – CMIP – ACCÈS – Prodiguer – Analyses
CMIP5 CMIP6 CMIP7Year 2012 2017 2022Power factor 1 30 1000Npp 200 357 647Resolution [km] 100 56 31Number of mesh points [millions] 3,2 18,1 108,4Ensemble size 120 214 388Number of variables 800 1068 1439Interval of 3-dimensional output (hours) 6 4 3Years simulated 90000 120170 161898Storage density 0,00002 0,00002 0,00002Distributed Archive Size (Pb) 3,19 86,05 2260,20
Perspectives CMIP à 10 ans