LEFE CNUM-NH

Amélioration des cœurs numériques de modèles atmosphériques non-hydrostatiques

CNUM-NH

Cœur NUMérique, modèles Non-Hydrostatiques

Ce projet propose de mettre en place un cadre commun d’évaluation des schémas de transport pour les modèles atmosphériques de méso-échelle non-hydrostatiques AROME et Méso-NH et d’améliorer les cœurs numériques de ces modèles.

Coordinateur CNRM-GAME (Météo-France CNRS)
Correspondant CNRM-GAME Didier Ricard
Équipes CNRM-GAME GMME/MESONH
Type projet LEFE INSU
Début janvier 2013
Durée 2 ans

 Objectifs

- (Objectif 1) amélioration de l’efficacité des schémas numériques en termes de coût de calcul pour le modèle Méso-NH, tout en conservant une excellente précision avec la mise en place du schéma WENO d’ordre 5, notamment sa parallèlisation.

- (Objectif 2) prise en compte des nouvelles technologies GPU (accélérateurs graphiques) dans ces nouveaux développements de parallélisation afin de maximiser les performances.

- (Objectif 3) amélioration de la résolution des phénomènes de petites échelles pour le modèle AROME, notamment dans les écoulements fortement divergents/convergents horizontalement où les problèmes de conservation jouent un rôle important en apportant des modifications à son schéma de transport semi-Lagrangien (SL).

 Apports du CNRM-GAME

L’enjeu pour le CNRM-GAME est d’améliorer les performances de ces modèles non-hydrostatiques.

L’enjeu pour Méso-NH est d’améliorer l’efficacité des schémas numériques en termes de coût de calcul, tout en conservant une excellente précision, qui a fait son atout jusqu’à présent. L’objectif est de disposer d’un outil de modélisation à méso-échelle capable de relever les futurs défis des simulations sur les grandes grilles de calcul.

L’enjeu pour AROME est d’améliorer la résolution des phénomènes de petites échelles, notamment dans les écoulements fortement divergents/convergents et affiner sa résolution effective en apportant des modifications à son schéma de transport Semi-Lagrangien. On espère que ces corrections apportent un gain dans la prévision des précipitations et des rafales sous orage.

 Description du projet

Le projet CNUM-NH vise à mettre en place un cadre commun d’évaluation des schémas de transport pour les modèles atmosphériques de méso-échelle non-hydrostatiques AROME et Méso-NH et d’améliorer les cœurs numériques de ces modèles.

Le projet propose ainsi :

1. une mise en place de cas d’études académiques et réels adaptés et une évaluation des schémas de transport d’AROME et Méso-NH à partir de diagnostics avancés avec des tests de sensibilité au pas de temps.

2. une amélioration des cœurs numériques :

-  pour Méso-NH, se traduisant par une validation des schémas WENO3/RK2, la parallélisation de WENO5 et l’augmentation de l’ordre de la troncature temporelle de Runge-Kutta, et la prise en compte des nouvelles technologies GPU.

-  pour AROME, se traduisant par une prise en compte de la divergence/convergence du flux dans les poids d’interpolation du SL et réduction de la diffusion implicite

Le programme de travail se décline en plusieurs actions :

- mise en place des cas idéalisés et des diagnostics de conservation pour le modèle AROME.

- sélection des cas réels de convection profonde, réalisation des simulations, comparaison, expériences de sensibilité aux sources de diffusion, impact de l’influence du pas de temps.

- validation de la version WENO3/RK2. Augmentation de la troncature temporelle de Runge-Kutta (RK3) pour le schéma de transport WENO5. Parallélisation de WENO5 compatible avec la nouvelle technologie GPU. Validation de la version WENO5/RK3.

- Expériences en cas idéalisés et cas réels des modifications des poids d’interpolations du SL.

 Partenaires

Consortium de 2 partenaires :

  1. (CNRM-GAME)
  2. (LA)

- expertise du ECMWF