Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 1 (Multi-Modell) Ensemble Vorhersagen (Gekoppelte) Regionale Simulationen Downscaling zu regionalen Skalen (on/offline)

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1 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 1 (Multi-Modell) Ensemble Vorhersagen (Gekoppelte) Regionale Simulationen Downscaling zu regionalen Skalen (on/offline) Multi-Skalen Simulationen Datenassimilation-Experimente Prä- und Postprocessing Einheitliche Umgebung für

2 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 2 Einheitliche Modellumgebung Coupler MPI- SI JSBACH HAMOCC ECHAM5MECCA MPI- OM COSMOS MPI-HH ANTROPO

3 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 3 Einheitliche Modellumgebung Coupler MPI- SI JSBACH HAMOCC ECHAM5MECCA MPI- OM COSMOS MPI-HH

4 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 4 Einheitliche Modellumgebung Coupler LIMORCHIDEEPISCESLMDZMocageOPA CM4IPSL

5 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 5 Modellintegration Alle Komponenten der ESM Umgebung d.h.... Source code Organisation (Modelle / Libraries) Coding Rules Kompilationsumgebung Kopplungssoftware Laufumgebung Archivierung... sollten möglichst wenig Änderungen der Modelle erfordern >> Erfahrung aus PRISM (s. z.B. I/O durch psmile/mpp_io) << und grösstmögliche Modularität unterstützen.

6 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 6 Anforderungen an Modellquellcode Kein gemeinsamer Gebrauch von Datenbereichen durch unterschiedliche Modelle - s. M&D uralt web Seite oder PRISM Coding Rules Eindeutige Zuordnung von Routinen (z.B. Transport in physikalische Modelle) Package Regel für Submodelle Standard directory Struktur zur Automatische Erzeugung von scripten Anwendung von Info-Systemen Konsistenzüberprüfung der Konstellation Optimierung / Parallelisierung (M&D, DKRZ?) - Outsourcing erzeugt keine Kompetenz

7 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 7 Modellschnittstellen : Austauschdaten Standards durch Gebrauch von Standard Kopplungssoftware (psmile) - Austauschfrequenz ist flexibel - Kalender fehlt (-> Datenassimilation) [To Do] Physikalische Schnittstellen - Statt : export (netto Frischwasserfluss= Schneefall + Regen + Verdunstung + Sublimation + Kont. Discharge + Flussdischarge + Eisschilddischarge) - Besser: export (Schneefall ) / export (Regen ) / export (Verdunstung ) / export(...) /... >> Erfordert Modellentwicklung <<

8 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 8 Modellschnittstellen : I/O Standards durch Gebrauch von Standard Kopplungssoftware (psmile) Ausgabe ist flexibel Datenformat automatisch ok Kalender fehlt (-> Datenassimilation) Diagostic I/O, nicht Restart Files z. Z. nur bei Kopplung => besser I/O Routinen im Modell >> Erfordert keine Modellentwicklung <<

9 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 9 Kompilationsumgebung Geplante Weiterentwicklung zur leichteren Integration neuer Modelle: GNU layer zufügen (Portabilität) Automatische Erzeugung von Makefiles (g)make + preprocessing flags Kompatibilität herstellen Bedienung verbessern: Konfiguration durch Parametereingabe auf Kommandoebene Parametergesteuerte Berücksichtigung von optionalen SubModellen/Routinen Beispiel MESSy (Anforderung MPI Mainz) Create_COMP_models M7/EMDEP/MECCA/PSC/MBL/PHOTO/... NONE - - ds Create_COMP_models ECHAM5 NONE[MPI2] - - ds COMP_ECHAM5.ds lib NONE[MPI2] M7 EMDEP MECCA PSC MBL PHOTO NONE - - ds >> Keine Bedingungen an die Modelle ausser Quellcodeorganisation (Beispiel arpege) <<

10 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 10 Kopplungssoftware Verbesserungen OASIS3 => OASIS4: Kalender für Austausch und I/O (hoffentlich) =>Assimilation paralleler Koppler 3D Interpolation auf geopot./sigma/Druck Koord. =>Chemie-Physik Kopplung =>Assimilation Integration regionaler Modelle >> hohe Anforderungen an Modelle <<

11 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 11 Prä- und Post prozessing Interpolation mit PSEUDO Modellen: gegenwärtig Source grid from data file ('all' popular forcing data): Levitus NCEP and ERA40 reanalysis OMIP surface fluxes SSM/I polar sea ice concentrations Target grid, 'all' popular grids: Tnn Rnn, nnDeg, ORCA grids, MPI-OM grids Coupler: interpolation Reading Model Data on source grid Data on target grid Writing Model Interpolation : SCRIP, Los Alamos Nearest Neighbor Gaussian Bilinear/cubic Conserv. Remapping (1./2. Order) External Matrix Multiplication

12 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 12 Prä- und Postprozessing (contd.) Interpolation mit PSEUDO Modellen (Vorteile): Alle PRISM Platformen, auch SUN / Linux WS, Windows PC Flexibilität bzgl. Input und Output Datenformat - NetCDF nicht mehr ausreichend Flexibilität bzgl. Kalender Flexibilität bzgl. zeitl. Mittelung oder Interpolation Neue Interpolationsroutinen in OASIS3 integriert Common look&feel mit Umgebung für gekoppelte Modelle Coupler: interpolation Reading Model Data on source grid Data on target grid Writing Model

13 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 13 Prä- und Postprozessing (contd.) Interpolation (Entwicklungpotential) : Orthogonalfunctionen? Pingos? 3D Interpolation mit geopot., isopycnal, sigma-Koordinaten mit OASIS4 möglich Physikalische Transformationen leicht einzubauen Stichwort: NCAR Flux Coupler Direkte Schnittstelle zur Datenbank möglich Statistische Modelle Coupler: interpolation Reading Model Data on source grid File/DB Data on target grid File/DB Writing Model Performance ist kein Thema

14 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 14 Statistische Verfahren Pingos? PRISM COCO ? - Bewertung nach Projektabschluss Statistische PSEUDO Modelle - Erzeugung von statistischem Antrieb - Gezielte Erzeugung von extremen Ereignissen - Statistische Analyse / Dekomposition von Modelloutput

15 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 15 Visualisierung / Graphic PRISM Entwicklungen einbinden bzw. weiterführen: CDAT/VTK, OpenDX - Bei gekoppelten Modellen immer kompatibler 2D diagn. Output möglich durch PRISM library; => Weiterentwicklung PRISM library für Anbindung an stand-alone Modelle - Auch irreguläre Gitter - Nur NetCDF GrADS et al. ? => Oasis-Interpolator für irreguläres Gitter Standard Ocean Model Postprocessor (STOMP) - GRIB, NetCDF; GrADS; GUI; 2D - Interpolation auf reguläre geographische Gitter (SCRIP) für Modellvergleiche, Zooming, - Polar-/Mercator- Projektion Diagnostic: In PRISM diagn. Library integrieren Auch andere Modelldiagnostik Anforderungserhebung in PRISM Syst. Def. Phase (s. WP3i Internetseite) PRISM Nachfolgeprojekt? barotrope/vertikale Stromfunktion insitu/pot. Dichten Bodenströmungen Standard Plots: (Levitus/GEOSEC/Meereis/HaitiShuttle/...) Differenzen Plots : Mod-Mod, Mod-Obs vert. Integrale

16 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 16 Projekte Beantragt: EVIDENCE : From Evaluation of Late Holocene to Modelling of Future Climate Trends Uni. Bordeaux, R. Schneider M&D, S. Legutke, S. Lorenz Uni. Bremen, G. Lohmann - ECHAM5/MPI-OM,, 6000BP - 3000 AD, Milankovitch forcing, solar and vulcanic activity, GHG

17 Stephanie Legutke, M&D, 22 April 2004 17 Benutzerunterstützung Dokumentation Modeldokumentation on the web Web enabled guide of the system with example application Adaptation Guide Web basiertes source code browsing Hotline E-mail, phone Zugang zu unterstützten Platformen Design von Qualitätskontroll-Experimenten Restarteigenschaften, Reproduzierbarkeit, etc. Trainingskurse e.g. PRISM training course 2-3 June 03 http://prism.dkrz.de/Workpackages/WP3i >> qualifizierte Unterstützung erfordert Anwendung durch M&D <<