Guide d`utilisation des produits PEPS à l`IRM

Guide d’utilisation des produits
PEPS à l’IRM
Olivier Latinne
janvier 2007
1. Introduction.
En Europe, nous avons la chance d’avoir quatre différents modèles à aires
limitées. Ceux-ci sont développés par les consortiums Aladin, Hirlam, Cosmo et
Met-Office. Ces quatre modèles sont représentatifs du dernier cri de ce que l’ont
fait dans le domaine des prévisions du temps à mailles fines à courtes échéances
et sont utilisés quotidiennement par une trentaine de services météorologiques
nationaux. En rassemblant et utilisant la plupart de ces produits déterministes le
projet SRNWP-PEPS ("Poor man's" Ensemble Prediction System) permet de
générer des prévisions probabilistes, constituées par des probabilités de
dépassement de seuil et des moyennes d’ensemble. Ce projet né en 2003, est géré
par le Deutscher Wetterdienst.
2. Membres du projet.
A l’heure actuelle, 26 services météorologiques nationaux, dont l’IRM, sont
membres du projet. La liste des pays participants est reprise ci-dessous en
fonction du consortium:
!
!
!
!
ALADIN: Autriche, Belgique, Bulgarie, Croatie,
France, Hongrie, Moldavie, Pologne, Portugal,
Tchéquie, Roumanie, Slovaquie, Slovénie.
COSMO: Allemagne, Grèce, Italie, Pologne, Suisse.
HIRLAM: Danemark, Espagne, Finlande, Irlande,
Islande, Norvège, Pays-Bas, Suède.
UKMO: Royaume-Unis.
2
Résolution Modèle Echéance
(km)
coupleur maximale
Réseau
horaire
(UTC)
Pays
Modèle
Belgique
ALADIN
7
ALADIN
FRANCE
+60 h
0, 6, 12, 18
Allemagne
COSMO
7
GME
+48, +78 h
0, 6, 12, 18
Pays-Bas
HIRLAM
22
ECMWF
+48 h
0, 6, 12, 18
RoyaumeUnis
UKMO
11
Modèle
unifié
+48 h
0, 6, 12, 18
France
ALADIN
9
Arpège
+48, +60 h
0, 6, 12, 18
Tableau 1
Le tableau 1 donne les caractéristiques principales des modèles utilisés par les
pays voisins de la Belgique qui participent au projet PEPS.
3. Produits disponibles.
Les produits PEPS sont créés quatre fois par jour (00, 06, 12 et 18 UTC) et sont
constitués par des prévisions de probabilité de dépassement de seuil et des
moyennes d’ensemble sur une grille de 7 X 7 km2. Le domaine généré est très
vaste; il s’étend du Cap Nord à l'Afrique du Nord et de l’Islande à l’est de la
Roumanie : (35°-70°N, 30°W-30°E).
Les champs traités sont:
•
•
•
•
Températures minimales/maximales à 2 mètres.
Vitesse du vent à 10 mètres.
Rafales à 10 mètres.
Précipitations eau / neige totales cumulées.
Pour les quatre réseaux horaires, les produits sont disponibles pour trois
intervalles de temps de 12 heures, définis par rapport au début de la prévision (t0):
3
• [t0 + 6, t0 + 18]
• [t0 + 18, t0 + 30]
• [t0 + 30, t0 + 42]
Pour les réseaux horaires de « midi » et « minuit », les produits sont aussi
disponibles pour un intervalle de temps de 24 heures:
[t0 + 6, t0 + 30].
Le tableau 2 reprend les différents champs disponibles en fonction des réseaux
horaires:
Champs
t0=0,12 UTC
[t0+6, t0+30]
Précipitations (pluie)
Prob. RR > 20mm
Prob. RR > 25mm
Prob. RR > 30mm
Prob. RR > 40mm
Prob. RR > 50mm
Prob. RR > 60mm
Prob. RR > 70mm
Prob. RR > 80mm
Prob. RR > 90mm
Prob. RR > 100mm
Moyenne ensemble RR
t0=0,6,12,18 UTC
[t0+6, t0+18],
[t0+18, t0+30],
[t0+30, t0+42]
X
X
X
X
X
X
X
Précipitations (neige)
Prob. SNOW > 1cm
Prob. SNOW > 5cm
Prob. SNOW > 10cm
Prob. SNOW > 15cm
Prob. SNOW > 20cm
Prob. SNOW > 25cm
Moyenne ensemble SNOW
4
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Vent à 10 m
Prob. FF > 10m/s
Prob. FF > 15m/s
Prob. FF > 20m/s
Prob. FF > 25m/s
Moyenne ensemble FF
X
X
X
X
X
Rafales à 10 m
Prob. GUST > 10 m/s
Prob. GUST > 14 m/s
Prob. GUST > 15 m/s
Prob. GUST > 18 m/s
Prob. GUST > 20 m/s
Prob. GUST > 25 m/s
Prob. GUST > 29 m/s
Prob. GUST > 33 m/s
Prob. GUST > 39 m/s
Moyenne ensemble GUST
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Températures min, max à 2 m
Prob. TT < -10 oC
Prob. TT < 0 oC
Prob. TT > 25 oC
Prob. TT > 30 oC
Prob. TT > 35 oC
Moyenne ensemble TMIN
Moyenne ensemble TMAX
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Tableau 2
4. Exemples de produits PEPS.
La taille d’ensemble dépend bien entendu du lieu considéré. Ce recouvrement est
calculé pour chaque prévision en fonction des différents membres participant et
est disponible sur le site internet du DWD à l’adresse:
http://www.dwd.de/en/FundE/Projekte/PEPS/index.htm
Les figures 1 et 2 montrent respectivement deux recouvrements typiques pour les
prévisions de « minuit » ou « midi » et celles de 06 ou 18 heures.
5
Fig. 1
Fig. 2
6
On constate que le recouvrement au niveau du territoire belge est d’environs 20
prévisions déterministes pour les réseaux horaires de minuit et midi, mais celui-ci
chute à 11 pour les réseaux du matin et du soir.
La figure 3 montre un exemple de prévisions de probabilités pour que la
température à 2 mètres soit inférieure au seuil de 0 oC, dans l’intervalle de temps
allant du 23 décembre 2006 à 12 heures au 24 décembre à 0 heure UTC, calculé à
partir des prévisions déterministes du 23 décembre 2006 à 6 heures.
Les figures 4 et 5 montrent les moyennes d’ensembles correspondantes pour les
températures minimales et maximales.
Remarquons que les valeurs et la localisation de sept stations (Uccle, Ostende,
Deurne, Kleine-Brogel, Elsenborn, Saint-Hubert et Virton) sont portées
directement sur le graphique. Les scripts ont été conçus de telle façon que l’on
puisse facilement modifier ces stations.
Les figures 6, 7 et 8 montrent respectivement des exemples de probabilité de
dépassement de seuil pour le vent, moyenne d’ensemble du vent et probabilité de
dépassement de seuil pour les rafales. On constatera pour ce dernier graphique
l’absence de données dans certaines régions du domaine, problème qui est dû au
nombre trop restreint de membres du projet PEPS fournissant des données de
rafale.
La figure 9 montre la probabilité de dépassement du seuil de 20 mm de
précipitations sous forme de pluie entre le 24 août 2006 + 06 UTC et le 25 août
2006 + 06 UTC. La figure 10 montre la moyenne d’ensemble correspondante
et la figure 11 donne la moyenne obtenue par le système Pluviorad pour cette
même période. L’on notera le très bon accord obtenu bien que cette situation était
particulièrement difficile à prévoir, du fait du déplacement très rapide de
nombreux systèmes convectifs sur le sud de la Belgique.
Finalement, les figures 12 et 13 montrent un exemple pour les prévisions de
neige.
7
Fig. 3
Fig. 4
8
Fig. 5
Fig. 6
9
Fig. 7
Fig. 8
10
Fig. 9
Fig. 10
11
Fig. 11
Fig. 12
12
Fig. 13
5. Workflow.
Le tableau 3 donne un aperçu simplifié du flux de données pour la réalisation des
produits PEPS:
• Chaque membre envoie quotidiennement, sur le server FTP du
DWD, la prévision déterministe nationale. Cette prévision est codée
en sous format GRIB, en projection latitude – longitude.
• Ces différentes prévisions sont ensuite stockées dans la base de
donnée du DWD, pour être traitées au DWD par la méthode BMA
(Bayesian Model Averaging), méthode dont le code est disponible
sur internet à l’adresse:
http://www.research.att.com/~volinsky/bma.html
• Les résultats, sous forme de fichiers GRIB, sont ensuite mis à la
disposition des seuls membres du projet PEPS sur le server FTP du
DWD.
13
National
deterministic
forecasts
DWD FTP
server
Storage in DWD
data base
Calculation of
ensemble products
(Bayesian Model Averaging)
DWD FTP
server
Tableau 3
6. Description technique de la création des produits graphiques
PEPS à l’IRM.
Les graphiques sont réalisés sur Everest à partir de scripts IDL gérés par des
scripts Kornshell.
Le répertoire principal du logiciel de création graphique des produits PEPS se
trouve sur le compte opérationnel « ald_op »:
« /home/ald_op/PEPS » .
Ce répertoire « PEPS » est divisé en trois sous-répertoires:
• « peps » , destiné à un usage strictement opérationnel.
• « peps_archive », destiné à la production de graphiques à partir des
archives PEPS (fichiers GRIB) stockées sur le file-server.
• « peps_test », destiné à la mise au point des scripts graphiques PEPS.
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A leur tour, chacun de ces sous-répertoires est subdivisé en les sous-répertoires:
• « binaires » contient l’exécutable « CDO » qui permet de transformer les
fichiers GRIB provenant du DWD en fichiers de format NETCDF, format
que le logiciel IDL reconnaît.
• « data » contient les fichiers GRIB du jour, provenant du DWD et rapatriés
par le script « RAPPATRIEMENT_PREVI_ENSEMBLE.scr » exécuté sur
ZENO. Ce répertoire contient également les fichiers NETCDF, produits
par l’exécutable « CDO ».
• « output » contient le fichier « peps_output », qui est le fichier « standard
ouput-error » relatif à l’exécution des scripts Kornshell.
• « scripts » contient les fichiers scripts IDL et Kornshell.
• « work » est un répertoire de travail.
Les graphiques PEPS sont réalisés sur deux domaines:
• Domaine européen (35°N-70°N, 30°W-30°E).
• Domaine belge (49°N-52°N, 2°E-7°E).
Les graphiques sont stockés sur Everest dans le répertoire : « /map/data/PEPS ».
Ce dernier est subdivisé en trois sous-répertoires correspondants aux sousrépertoires décrits plus haut:
• « operationnel »
• « archive »
• « test »,
chacun de ces sous-répertoire est subdivisé en fonction des deux domaines:
• « europe »
• « belgique »,
finalement, chacun de ces sous-répertoires relatifs aux domaines est subdivisé en
quatre sous-répertoires « 00 », « 06 », « 12 » et « 18 » relatifs aux réseaux
horaires auxquels sont crées les produits PEPS.
Les scripts sont prévus pour fonctionner sous deux modes:
• Cron (mode 1), pour l’opérationnel.
• Archives (mode 2), pour la création de graphiques à partir des archives.
La définition du mode de fonctionnement, ainsi que le choix du format de sortie
graphique, est réalisé à l’intérieur et au début du script Kornshell principal
« peps.scr ».
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Pour faire une exécution en mode « ARCHIVE », il faut se positionner dans le
répertoire « /home/ald_op/PEPS/peps_archive/scripts » et exécuter la commande:
./peps.scr $ANNEE $MOIS $JOUR $TT ,
où « ANNEE » (en 4 chiffres), « MOIS » et « JOUR » est une date d’archive,
« TT » étant le réseau horaire désiré. Dans le cas où les archives pour la date
précisée seraient manquantes, le script s’arrête et indique cette information.
La syntaxe des noms des fichiers graphiques produits est la suivante:
• Probabilités:
${FIELD1}${SEUIL}_[t1,t2].${EXT_FORMAT_GRAPHIQUE}
• Moyennes:
${FIELD2}_moyenne_ensemble_[t1,t2].${EXT_FORMAT_GRAPHIQUE}
avec FIELD1 = TT, FF, GUST, RR, SNOW
et FIELD2 = TMIN, TMAX, FF, RR, SNOW .
Les « SEUIL » sont donnés par le tableau 2.
Le format graphique « EXT_FORMAT_GRAPHIQUE » de sortie opérationnelle
est le format pdf. Les formats graphiques autorisés sont ceux supportés par la
commande « convert » sur Everest.
De façon à minimiser le temps d’exécution des scripts ainsi que la taille d’espace
disque nécessaire pour le stockage des fichiers produits, les graphiques pour
lesquels les champs sont nuls sur l’entièreté du domaine ne sont pas créés.
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